一、OFDM基礎

OFDM是多載波數字調製技術
，它將數據經編碼後調製為射頻信號。不像常規的單載波技術，如AM/FM（調幅/調頻）在某一時刻隻用單一頻率發送單一信號，OFDM在經過特別計算的正交頻率上同時發送多路高速信號。這一結果就如同在噪聲和其它幹擾中突發通信一樣有效利用帶寬。

傳統的FDM（頻分複用）理論將帶寬分成幾個子信道，中間用保護頻帶來降低幹擾，它們同時發送數據。例如：有線電視係統和模擬無線廣播等，接收機必須調諧到相應的台站。

OFDM係統比傳統的FDM係統要求的帶寬要少得多。由於使用無幹擾正交載波技術
，單個載波間無需保護頻帶。這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術可動態分配在子信道上的數據。為獲得最大的數據吞吐量
，多載波調製器可以智能地分配更多的數據到噪聲小的子信道上。
應用OFDM來克服碼間串擾和鄰頻幹擾技術可以追溯到上世紀60年代中期。然而
，長久以來OFDM的實際應用受限於快速富裏葉變換器的速度和效率。如今，高性能PLD（可編程邏輯器件）技術的成熟造就了OFDM現階段的應用。

現代單載波調製方式如積分幅度調製（QAM）或積分移相鍵控調製（QPSK），結合了基本的調幅
、調頻

、調tiao相xiang技ji術shu來lai提ti供gong更geng高gao的de噪zao聲sheng抑yi製zhi和he更geng好hao的de係xi統tong吞tun吐tu量liang。利li用yong增zeng加jia的de複fu雜za調tiao製zhi技ji術shu要yao求qiu有you高gao性xing能neng的de數shu字zi邏luo輯ji，但dan也ye允yun許xu係xi統tong構gou造zao者zhe獲huo得de更geng高gao的de信xin噪zao比bi和he接jie近jin先xian農nong限xian製zhi的de頻pin譜pu有you效xiao性xing。

二
、OFDM的應用

最近
，OFDM已於幾例歐洲無線通信應用中被采用
，如ETSI標準的數字音頻廣播（DAB）、陸地數字視頻廣播（DVB-T）。在美國，OFDM應用於MMDS(多點多信道分布式服務)。WLAN應用標準IEEE802.11a和ETSI(歐洲通信標準委員會)的HiperLAN/2標準同樣采用OFDM作為調製方式。有線應用也同樣采用了基於OFDM的係統，如在xDSL中的離散多音頻係統和有線調製器應用。

基於OFDM的AT&T固定無線寬帶用戶服務到2002年底計劃達到1500萬戶。AT&T和北電網絡正在考慮第四代無線網絡的可行性
，以EDGE(全球演進的增強數據)作為上行，OFDM作為下行。

對這些應用在物理層采用OFDM的優勢在於對窄帶信道簡化均等，高的係統吞吐量，和噪聲抑製。
三
、OFDM結構

OFDM結構可根據OFDM數據處理流程分為發送部分的前向糾錯編碼器、交錯器
、星座圖映射、串並轉換器及接收部分的反向快速富裏葉變換器、並串轉換器、循環前綴插入、整形有限激勵響應過濾器
、數模轉換等模塊。

OFDM調製采用信道編碼來抑製多徑效應，數據符號映射到一個相應的星座圖上(如同QPSK，QAM)，結果I和Q值存儲在緩衝中
，並應用了快速富裏葉反變換(IFFT)。IFFTzaizhengjiaozaiboshangjinxingtiaozhi。shujubeizhunbeifasongbingbeichuanxinghualingwaiweidikangduojingxiaoyingjiashangyigexunhuanqianzhui。jingguochulidexinhaobeisongdaotianxianshangbeifasongchuqu。

1．功能模塊

（1）前向糾錯(ForwardErrorCorrection)

信道編碼采用Reed-Solomon碼、卷積糾錯碼、維特比碼或TURBO碼。

（2）交錯器

交錯器用於降低在數據信道中的突發錯誤
，交錯後的數據通過一個串並行轉換器，將IQ映射到一個相應的星座圖上。

（3）星座圖（略）

多載波OFDM被認為優於N個獨立的由單載波調製的子頻帶。星座圖將符號映射到相應的星座點上。這一過程產生IQ值，它們被過濾並送到IFFT上進行變換。
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（4）緩衝

用於存儲送到IFFT前的IQ值。IFFT可快速
、高效應用離散富裏葉變換功能並數學生成用於OFDM傳輸的正交載波。OFDM的核心為IFFT，IFFT調製每一個子信道到高精度的正交載波上，信道化後的數據注入到一個並串緩衝器


，串行數據通過DAC變換為發送做準備。

（5）並串轉換器

用於將並行數據轉換為串行數據。

（6）循環前綴

循環前綴為單個的OFDM符號個體創建一個保護帶，在信噪比邊緣損耗中被丟掉以極大的減少ISI。整形有限激勵響應過濾器(ShaperFIRFilter)用於整形信號。

2．OFDM技術優點

（1）在窄帶帶寬下也能夠發出大量的數據。OFDM技術能同時分開至少1000個數字信號，而且在幹擾的信號周圍可以安全運行的能力將直接威脅到目前市場上已經開始流行的CDMA技術的進一步發展壯大的態勢，正是由於具有了這種特殊的信號“穿透能力”使得OFDM技術深受歐洲通信營運商以及手機生產商的喜愛和歡迎
，例如加利福尼亞Cisco係統公司、紐約Flarion工學院以及朗訊工學院等開始使用
，在加拿大Wi-LAN工學院也開始使用這項技術。

(2)OFDM技術能夠持續不斷地監控傳輸介質上通信特性的突然變化，由於通信路徑傳送數據的能力會隨時間發生變化
，所以OFDM能動態地與之相適應，並且接通和切斷相應的載波以保證持續地進行成功的通信
；

(3)該gai技ji術shu可ke以yi自zi動dong地di檢jian測ce到dao傳chuan輸shu介jie質zhi下xia哪na一yi個ge特te定ding的de載zai波bo存cun在zai高gao的de信xin號hao衰shuai減jian或huo幹gan擾rao脈mai衝chong，然ran後hou采cai取qu合he適shi的de調tiao製zhi措cuo施shi來lai使shi指zhi定ding頻pin率lv下xia的de載zai波bo進jin行xing成cheng功gong通tong信xin；

(4)OFDM技術特別適合使用在高層建築物
、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區。高速的數據傳播及數字語音廣播都希望降低多徑效應對信號的影響。

(5)OFDM技(ji)術(shu)的(de)最(zui)大(da)優(you)點(dian)是(shi)對(dui)抗(kang)頻(pin)率(lv)選(xuan)擇(ze)性(xing)衰(shuai)落(luo)或(huo)窄(zhai)帶(dai)幹(gan)擾(rao)。在(zai)單(dan)載(zai)波(bo)係(xi)統(tong)中(zhong)

，單(dan)個(ge)衰(shuai)落(luo)或(huo)幹(gan)擾(rao)能(neng)夠(gou)導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)通(tong)信(xin)鏈(lian)路(lu)失(shi)敗(bai)
，但(dan)是(shi)在(zai)多(duo)載(zai)波(bo)係(xi)統(tong)中(zhong)
，僅(jin)僅(jin)有(you)很(hen)小(xiao)一(yi)部(bu)分(fen)載(zai)波(bo)會(hui)受(shou)到(dao)幹(gan)擾(rao)。對(dui)這(zhe)些(xie)子(zi)信(xin)道(dao)還(hai)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)糾(jiu)錯(cuo)碼(ma)來(lai)進(jin)行(xing)糾(jiu)錯(cuo)。

(6)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)對(dui)抗(kang)信(xin)號(hao)波(bo)形(xing)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao)
，適(shi)用(yong)於(yu)多(duo)徑(jing)環(huan)境(jing)和(he)衰(shuai)落(luo)信(xin)道(dao)中(zhong)的(de)高(gao)速(su)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。當(dang)信(xin)道(dao)中(zhong)因(yin)為(wei)多(duo)徑(jing)傳(chuan)輸(shu)而(er)出(chu)現(xian)頻(pin)率(lv)選(xuan)擇(ze)性(xing)衰(shuai)落(luo)時(shi)，隻(zhi)有(you)落(luo)在(zai)頻(pin)帶(dai)凹(ao)陷(xian)處(chu)的(de)子(zi)載(zai)波(bo)以(yi)及(ji)其(qi)攜(xie)帶(dai)的(de)信(xin)息(xi)受(shou)影(ying)響(xiang)，其(qi)他(ta)的(de)子(zi)載(zai)波(bo)未(wei)受(shou)損(sun)害(hai)
，因(yin)此(ci)係(xi)統(tong)總(zong)的(de)誤(wu)碼(ma)率(lv)性(xing)能(neng)要(yao)好(hao)得(de)多(duo)。

(7)通過各個子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力。OFDM技ji術shu本ben身shen已yi經jing利li用yong了le信xin道dao的de頻pin率lv分fen集ji，如ru果guo衰shuai落luo不bu是shi特te別bie嚴yan重zhong，就jiu沒mei有you必bi要yao再zai加jia時shi域yu均jun衡heng器qi。通tong過guo將jiang各ge個ge信xin道dao聯lian合he編bian碼ma
，則ze可ke以yi使shi係xi統tong性xing能neng得de到dao提ti高gao。

(8)OFDM技術抗窄帶幹擾性很強，因為這些幹擾僅僅影響到很小一部分的子信道。

(9)可以選用基於IFFT/FFT的OFDM實現方法；

(10)信道利用率很高
，這一點在頻譜資源有限的無線環境中尤為重要
；當子載波個數很大時
，係統的頻譜利用率趨於2Baud/Hz。

3．OFDM技術的兩個缺陷

（1）對頻率偏移和相位噪聲很敏感。

（2）峰值與均值功率比相對較大，這個比值的增大會降低射頻放大器的功率效率。

在具體設備設計製造中
，各廠商采取了不同的措施來抵消其影響。

近年來，隨著DSP芯片技術的發展，富裏葉變換／反變換、高速Modem采用的64／128／256QAM技術
、柵格編碼技術
、軟判決技術、信道自適應技術、插入保護時段
、減少均衡計算量等成熟技術的逐步引入，OFDM作為一種可以有效對抗信號波形間幹擾的高速傳輸技術將被更廣泛應用於寬帶移動通信領域。

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