正交频分复用技术（OFDM）

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1、正交频分复用技术（OFDM）内容OFDM技术概述OFDM基本原理OFDM研究热点OFDM技术概述OFDM发展历史1966年，R.W.Chang发表题为《Synthesisofband-limitedorthogonalsignalsformultichanneldatatransmission》的论文。提出在带限信道中用正交信号同时传输多路数据的原理，同时这种传输方式保证了系统中不存在符号间串扰（Inter-SymbolInterference，ISI）和子信道间干扰（Inter-ChannelInterferenc

2、e，ICI）。1971年，Weinstei和Ebert对OFDM提出了用离散傅立叶逆正变换（IDFT/DFT）分别实现OFDM多载波调制与解调，并在时域加入符号保护间隔及采用加窗技术以抵抗ISI和ICI。Weinstei和Ebert的研究成果成为OFDM发展道路上的重要里程碑。OFDM技术概述1980年，Peled和Ruiz提出用循环前缀（CyclicPrefix，CP）取代空信息作为系统的保护间隔，解决了多载波正交性的问题。只要CP的持续时间大于多径信道的冲激响应时间，各子信道之间的正交性就不会被破坏。数字信号处理

3、的DSP芯片使得实现多载波正交调制的快速傅里叶变换（IFFT/FFT）可以方便在硬件中实现。与此同时，正交幅度调制（QAM）、信道编码、频域交织等技术的快速发展，使OFDM系统日趋成熟和完善，并得到广泛应用。OFDM技术概述OFDM应用早期应用：非对称数字用户环路（ADSL）、欧洲标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）及高清晰电视（HDTV）等。（我国无线数字电视标准：DTMB，2006）1999年，IEEE802.11a协议规定了OFDM技术作为5GHz无线局域网（WLAN）的物理层标准，可提供54M

4、bps的传输速率，此协议也成为OFDM应用的一个里程碑。随后，OFDM在无线局域网的应用中，又相继出台了802.11b/g。2009年批准的IEEE802.11n采用OFDM结合多天线技术（MIMO），使传输速率提高到300Mbps甚至更高的600Mbps。（Wi-Fi，wirelessfidelity）此外，ETSI的宽带射频接入网的局域网标准HyperlanII也采用OFDM技术。OFDM技术概述2002年，IEEE的802.16成为OFDM在无线城域网（WMAN）应用的首个标准，随后IEEE陆续推出其改进版本，

5、目前最新标准为2009年发布的802.16j，802.16系列标准又被商业化的命名为WiMAX（全球微波互联接入）。OFDM在无线广域网（WWAN）中同样有着重要的应用，IEEE于2006年正式批准的802.20协议采用OFDM结合MIMO技术，实现高速数据传输。国际标准化组织3GPP的LTE（LongTermEvolution）是3G移动通信技术向4G过渡的研究计划，其同样采用OFDM及MIMO作为演进的唯一标准。4G标准候选技术中，在WMAN、WWAN，与IEEE的标准形成激烈竞争。（2012年发布4G标准，LT

6、E-Advanced、802.16m、TD-LTE-Advanced。）在无线个域网中，基于OFDM的UWB技术也将取代蓝牙。OFDM技术概述未来几乎所有的高速无线通信系统都将基于OFDM技术，OFDM正凭借其诸多优势，成为未来通信技术的核心。主流无线通信技术OFDM优点频谱利用率高抗ISI能力强抗频率选择性衰落能力强系统便于实现便于实现多址技术OFDM缺点对频率偏差敏感易产生较高的峰均比OFDM技术概述OFDM基本原理单载波与多载波系统频谱示意图多载波系统将高速数据分为多路并行的低速数据，并调制到多个子载波上，这样

7、某时刻的衰落或干扰只给部分子信道带来影响，其抗多径干扰能力远强于单载波系统。OFDM基本原理频分复用系统频谱示意图Ch.1Ch.2Ch.3Ch.4Ch.5Ch.6Ch.7Ch.8Ch.9Ch.10Savingofbandwidth(a)FDM系统(b)OFDM系统传统FDM系统：多个互不重叠的子频带，且相邻子带间留有保护频带；接收端需要复杂的滤波器组来分离不同子信道的信号。OFDM系统：多个子频带相互间1/2重叠，频谱利用率比传统FDM系统提高近一倍；OFDM系统用FFT即可实现多个子载波信号的解调，无需复杂的滤波器

8、组。OFDM基本原理OFDM概念：一种特殊的多载波通信方案，其基本思想是将高速串行的数据码流转变为N路并行的低速数据码流，然后线性调制到等频率间隔的N个相互正交的子载波上同时进行传输。OFDM技术的核心——多载波的正交性OFDM基本原理OFDM信号模型当子载波间隔为1/T整数倍时，各子载波之间相互正交，满足：OFDM基本原理f单载波频谱为sin