ofdm技术发展现状

　　OFDM技术介绍

　　OFDM是一种特殊的多载波传输方案，可 以被看作是一种调制技术，也可以被当作是一种复用技术，多载波传输把数据流分解成若干子数据流 ，这样每个子数据流将具有 比较低的比特速率，用这样的低 比特率形成 的低速率 多状态符号再去调制相应 的子载波 ，就构成多个低速率符号并行发送 的传输 系统 。正交频分复用是对传统多载波调制 的一种改进 ，它的特 点是各子载波的相互正交，这减小 了子载波间 的相互干扰 。由于调制后的子载波频谱可以有 部分重叠 ，因而大大提高了频谱利用率 。OFDM 还 具有较好地抗频率选择性衰落和窄带干扰 的能力。在单载波系统中，一次衰落或者干扰会导致整个链路失效，但是在 多载波系统 中，某一时刻只会有少部分 的子通道受到深衰落的影响。

　　OFDM系统收发机 的发送端将被传输 的数字信号转换成子载波幅度和相位 的映像，并进行 IDFT将数据的频谱表达式变到时域上。IFFT变换与 IDFT变换作用相 同，只是有 更高的计算效率，所以适用于所有的应 用系统。其 中，上半部分对应于发射机链路，下半部分对应于接收机链路。 由于 FFT操作类似于 IFFT，因此发射机和接收机可 以使用同一硬设备 。当然，这种复杂性 的节约使得该收发机不能同时进 行发送和接收操作。

　　接收端进行与发送端相反的操作，首先进行射频解调，并用 FFT变换分解频域信号，子载波的幅度和相位被采集出来并转换回数字信 号。IFFT和 FFT互为反变换，选择适当的变换将信号接收或发送 。当信号独 立于系统 时，FFT和IFFT可以被交替使用.

　　OFDM技术的应用

　　数字音频广播工程（DAB）

　　欧洲的DAB成功使用了OFDM技术。为了克服多个基站可能产生的重声现象，人们在OFDM信号前增加了一定保护时隙，有效地解决了基站间的同频干扰，实现了单频网广播，大大减少了整个广播网占用的频带宽度。

　　高清晰度电视（HDTV）

　　由于现有的专用ＤＳＰ芯片最快可以在100μｓ内完成1024点FFT，这正好能满足８MHｚ带宽以内视频传输的需要，从而为OFDM应用于视频业务提供了可能。目前，欧洲已把OFDM作为发展地面数字电视的基础；日本也将它用于发展便携电视和安装在旅游车、出租车上的车载电视。

　　卫星通信

　　VSAT（小型地面卫星站）使用了OFDM技术。由于通信卫星是处于赤道上空的静止卫星，因此OFDM无需设置保护间隔，利用DFT技术实现OFDM将极大地简化主站设备的复杂性，尤其适用于向各个小站发送不同的信息。

　　纤／同轴混合网（HFC）

　　OFDM被应用到有线电视网中，在干线上采用光纤传输，而用户分配网络仍然使用同轴电缆。这种光电混合传输方式，提高了图像质量，并且可以传到很远的地方，扩大了有线电视的适用范围。

　　移动通信

　　在移动通信信道中，由多径传播造成的时延扩展在城市地区大致为几微秒至数十微秒，这会带来码间串扰，恶化系统性能。近年来，国外已有人研究采用多载波并传１６ＱＡＭ调制的移动通信系统。将OFDM技术和交织技术、信道编码技术相结合，可以有效对抗码间干扰，这已成为移动通信环境中抗衰落技术的研究方向。OFDM技术是近年来得到迅速发展的通信技术之一，由于其可以有效地克服多径传播中的衰落，消除符号间干扰，提高频谱利用率，已在宽带通信中获得了广泛的应用。在早期的OFDM系统中，采用一组正交函数作为副载波，需要使用大量的正弦波发生器及调制解调器等，系统复杂，成本高。采用傅立叶变换方式可以有效地降低系统复杂度，减小系统成本。对这两种实现方式的计算机仿真表明，两种方式具有相同的系统效果。

　　无线局域网（WLAN）

　　WLAN的标准主要有IEEE 802.11，他是工作于2.4GHz频段的第一个WLAN标准，其中规定使用三种不同的物理层标准——直接序列扩频、调频和红外，可以提供2Mbit/s的数据速率。IEEE 802.11a工作在5GHz频段，利用OFDM作为物理层技术，提供6Gbit/s到54Gbit/s的数据速率。

　　OFDM技术的发展及现状

　　正交频分复用是一种把高速率的串行数据通过频分复用来实现并行传输的多载波传输技术，其思想早在20世纪60年代就己经提出了，但由于并行传输系统需要基带成形捧波器阵列，正弦波载波发生器阵列及相干解调阵列，采用传统的模拟的方法实现是相当复杂的、昂贵的，因而早期并没有得到实际应用。1971年，Weistein和Ebert提出了用离散傅立叶变换（DFT）来实现多载波调制，人们开始研究并行传输的多载波系统的数字化实现方法，将DFT运用到OFDM的调制解调中，为OFDM的实用化奠定了基础，大大简化了多载波技术的实现。运用DFT实现的OFDM系统的发送端不需要多套的正弦发生器，而接收端也不需要用多个带通滤波器来检测各路子载波，但由于当时的数字信号处理技术的限制，OFDM 技术并没有得到广泛应用。80年代，人们对多载波调制在高速调制解调器、数字移动通信等领域中的应用进行了较为深入的研究，L.J.Cimini首先分析了OFDM在移动通信中应用中存在的问题和解决方法，从此以后，OFDM在无线移动通信领域中的应用得到了迅猛的发展。

　　近年来由于数字信号处理技术 （Digital Signal Processing， DSP）和大规模集成电路CPLD技术的飞速发展，使得当载波数目高达几千时也可以通过专用芯片来实现其DFT变换，大大推动了OFDM技术在无线通信环境中的实用化，OFDM技术在高速数据传输领域受到了人们的广泛关注。OFDM已经成功的应用于数字音频广播系统 （Digital Audio Broadcasting， DAB）、数字视频广播系统（Digital Video Broadcasting， DVB）、无线电局域网（ Wireless Local Area Network， WLAN），非对称数字用户环路ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）等系统中。1995年，欧洲电信标准协会（ETSI）首次提出DAB标准，这是第一个采用OFDM的标准［5］。1999年12月，IEEE802.lla 一个工作在5GHz的无线局域网标准，其中采用了OFDM 调制技术作为其物理层（PRY）标准，欧洲电信标准协会的宽带射频接入网（Broad Radio Access Network， BRAN）的局域网标准也采用OFDM技术。在我国，信息产业部无线电管理局也于2001年8月31日批准了中国网通开展OFDM固定无线接入系统CelerFlex的试验，该系统目前己经开通 ，并进行了必要的测试和业务演示。

　　目前，人们开始集中精力研究和开发OFDM在无线移动通信领域的应用，并将 OFDM技术与多种多址技术相结合。此外，OFDM技术还易于结合空时编码以及智能天线等技术，最大程度提高物理层信息传输的可靠性。

　　OFDM应用于短波通信的优势

　　近年来 ，随着多载波技术的深入发展，国内许多单位也开始着手研究基于 OFDM 技术的短波通信电台，以发挥OFDM技术的优势，提高短波通信的抗截获性和传输的可靠性。将OFDM应用于短波通信有较大的优势，主要表现为：

　　（1）通过对高速率数据流进行串并转换，增加了每个子载波上的数据符号持续时间，即增加了数据符号 的比特信噪比，从而提高对抗短波信道的多径时延的能力 。

　　（2）OFDM使用的子载波问相互正交 ，因此子载波间频谱可以互相重叠，这极大地提高了频谱利用率。

　　（3）0FDM能够有效对抗频率选择性衰落和载波间干扰 ，并通过各子信道联合编码 ，实现子信道 间的频率分集作用 ，从而使系统的整体性能得 以提高。

　　（4）OFDM易于 与空时编码、分集、干扰抑制、智能天线技术等结合 ，以便最大限度地提高物理层信息传输的可靠性。但是 ，OFDM系统的输 出信 号是多个正交的子载波信号的叠加，因此与单载波系统相比，具有对频率偏移比较敏感和峰值平均功率比较高的缺陷。