正交频分复用(OFDM)多载波调制技术

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OFDM调制

Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM)
OFDM 原理
? 多载波调制技术是一种并行体制，它将高速率的数据序列经串/并变换后分割为若干路低速数据流，每路低速数据采用一个独立的载波调制，叠加在一起构成发送信号，在接收端用同样数量的载波对发送信号进行相干接收，获得低速率信息数据后，再通过并/串变换得到原来的高速信号。如图1。
抗多径
? OFDM可以有效的抗多径时延扩展在OFDM串并转换后，符号周期变为原来的 N倍，为了消除符号间的干扰，在OFDM每个符号间插入保护间隔。但这种情形由于多径传播的影响，会多载波的正交性造成破坏，为了消除整个影响，需要加入循环前缀。
OFDM参数选择实例
OFDM解调原理框图
用DFT实现OFDM的原理框图
OFDM的优缺点
? 缺点 (1 ）易受频率偏差影响（多普勒频移测试必须） (2 ）存在较高的峰均比
? 优点 (1) 频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍。这一点在频谱资源有限的无线环境中很重要。 OFDM信号的相邻子载波相互重叠，从理论上讲其频谱利用率可以接近 Nyquist 极限。 (2) 抗多径干扰与频率选择性衰落能力强，由于 OFDM系统把数据分散到许多个子载波上，大大降低了各子载波的符号速率，从而减弱多径传播的影响，若再通过采用加循环前缀作为保护间隔的方法，甚至可以完全消除符号间干扰。 (3) 采用动态子载波分配技术能使系统达到最大比特率。通过选取各子信道，每个符号的比特数以及分配给各子信道的功率使总比特率最大。即要求各子信道信息分配应遵循信息论中的“注水定理”，亦即优质信道多传送，较差信道少传送，劣质信道不传送的原则 (4) 通过各子载波的联合编码，可具有很强的抗衰落能力。 OFDM 技术本身已经利用了信道的频率分集，如果衰落不是特别严重，就没有必要再加时域均衡器。但通过将各个信道联合编码，可以使系统性能得到提高。 (5) 基于离散傅立叶变换 (DFT) 的OFDM有快速算法， OFDM采用IFFT 和FFT来实现调制和解调，易用 DSP 实现

ofdm子载波功率_概述说明以及解释

ofdm子载波功率概述说明以及解释1. 引言1.1 概述OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，广泛应用于无线通信系统中。

它可以将频谱分成多个子载波，并在每个子载波上进行并行传输，提高了系统的数据传输效率和抗干扰性能。

OFDM子载波功率管理是指在OFDM系统中对各个子载波的功率进行合理分配和控制的过程。

通过对子载波功率进行优化管理，可以实现最大化系统容量、降低功耗、提高接收灵敏度等目标。

1.2 文章结构本文将对OFDM子载波功率进行详细的概述说明和解释。

文章主要分为以下几个部分：- 第2 部分：OFDM子载波功率概述。

介绍了OFDM技术的基本原理，并重点探讨了子载波功率分配原理及其在OFDM系统中的重要性。

- 第3 部分：OFDM子载波功率的解释与说明。

涵盖了三种常见的子载波功率控制方法，包括等功率分配、自适应功率分配算法以及基于信噪比动态调整算法。

- 第4 部分：实际应用与案例研究。

具体讨论了无线通信中OFDM子载波功率管理策略，以及在5G通信系统中的应用研究，同时探讨了OFDM子载波功率管理对系统性能的影响分析与优化思路。

- 第5 部分：结论与展望。

总结本文主要内容，并对OFDM子载波功率管理的未来发展进行展望。

1.3 目的本文旨在深入理解和解释OFDM子载波功率管理的原理、方法和重要性，并通过实际应用和案例研究来展示其在无线通信系统中的作用。

我们希望读者通过本文可以了解到如何合理地对OFDM子载波功率进行管理，并为今后相关领域的研究和发展提供借鉴和参考。

2. OFDM子载波功率概述2.1 OFDM技术简介OFDM（正交频分复用）是一种多子载波调制技术，它能够将一个高速数据流拆分为多个较低速的子载波进行传输。

每个子载波的带宽相互之间正交且不重叠，这样可以有效地减少了码间干扰。

OFDM技术在无线通信系统中具有广泛的应用，尤其在高速数据传输以及抗多径衰落方面表现出色。

2.2 子载波功率分配原理OFDM系统通过对所有子载波进行不同功率的分配来提高系统性能。

正交频分复用

正交频分复用(OFDM)是多载波传输技术之一，近年来受到广泛关注。

目前，这项技术已在许多高速信息传输领域得到应用，并且有可能成为下一代蜂窝移动通信系统的物理层传输技术。

本讲座将分3讲来介绍OFDM技术的基本原理及其应用。

第1讲首先介绍OFDM的基本原理，第2讲介绍OFDM中的相关信号处理技术，第3讲介绍OFDM中的多址方式及其在通信系统中的应用情况。

1 引言近些年来，以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波传输技术受到了人们的广泛关注。

多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流，每个子数据流将具有低得多的比特速率。

用这样低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。

OFDM是多载波传输方案的实现方式之一，在许多文献中，OFDM 也被称为离散多音(DMT)调制。

OFDM利用逆快速傅立叶变换(IFFT)和快速傅立叶变换(FFT)来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。

除了OFDM方式之外，人们还提出了许多其他的实现多载波调制的方式，如矢量变换方式、基于小波变换的离散小波多音频调制（DWMT）方式等，但这些方式与OFDM相比，实现复杂度相对较高，因而在实际系统中很少采用。

OFDM的思想最早可以追溯到20世纪50年代末期。

60年代，人们对多载波调制作了许多理论上的工作，论证了在存在符号间干扰的带限信道上采用多载波调制可以优化系统的传输性能；1970年1月有关OFDM的专利被首次公开发表；1971年，Weinstein和Ebert在IEEE杂志上发表了用离散傅立叶变换实现多载波调制的方法；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，但是由于当时技术条件的限制，多载波调制没有得到广泛的应用；90年代，由于数字信号处理技术和大规模集成电路技术的进步，OFDM技术在高速数据传输领域受到了人们的广泛关注。

ofdm调制——频域描述

ofdm调制——频域描述
OFDM调制（正交频分复用调制）是一种多载波调制技术，它将高速数据流分成多个低速子载波，并将这些子载波进行正交编码，然后将它们组合在一起进行传输。

OFDM调制的频域描述是指将OFDM信号在频域上的特性进行描述。

在OFDM调制中，频域描述主要包括以下几个方面：
1. 子载波频域分布：OFDM信号由多个子载波组成，这些子载波在频域上均匀分布，并且相互之间正交。

每个子载波的频率间隔为1/T，其中T为OFDM符号的时长。

2. 子载波间隔：相邻子载波之间的频率间隔为1/T。

这个子载波间隔可以根据需要进行调整，以适应不同的传输环境和信道带宽。

3. 符号间隔：OFDM符号的时长T决定了每个子载波的符号间隔。

符号间隔越短，传输速率越高，但也会增加多径衰落的影响。

4. 带宽利用率：由于OFDM信号在频域上进行了正交分割，因此可以将不同子载波上的数据进行并行传输，从而提高频谱利用率。

OFDM调制技术可以灵活地调整子载波数量和带宽分配，以适应不同的应用需求。

总的来说，OFDM调制的频域描述主要涉及子载波频域分布、子载波间隔、符号间隔和带宽利用率等方面，这些特性使得OFDM调制在高
速数据传输中具有较好的性能和灵活性。

第2章调制解调技术-OFDM及扩频技术

IFFT
IFFT输出
IFFT
时间 Tg Ts 符号N－ 1 符号N 符号N＋ 1 TFFT
图2-71 保护间隔的插入过程
保护间隔与循环前缀——加循环前缀
FFT积分区间
第三节、 OFDM多载波调制技术
三. OFDM系统性能
1. 抗脉冲干扰

OFDM系统抗脉冲干扰的能力比单载波系统强很多。
第三节、 OFDM多载波调制技术
一. OFDM基本原理
二. OFDM信号调制与解调
三. OFDM系统性能
一.OFDM基本原理
数字调制解调方式可采用并行体制。
多载波传输系统是指将高速率的信息数据流经串/并变换
分割为若干路低速率并行子数据流，然后每路低速率数据采用一个独立的载波进行调制,最后叠加在一起构成发送信号。
Rb BOFDM N N 1 bit / s / Hz
• OFDM系统的频谱利用率比串行系统提高近一倍。
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
二.扩频码介绍
三.扩频调制性能
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
• 扩频(spread spectrum)通信是指用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式。 • 在通信的一些应用中，我们要考虑通信系统的多址能力，抗干扰、抗阻塞能力以及隐蔽能力等。 • 扩频技术是解决以上问题的有效措施。扩频通信理论基础来源于信息论中的香农公式：
0
m
(t ) cos mtdn (t ) cos ntdt 0
原信号的码宽为T，速率为1/T， OFDM信号的符号长度为Ts， Ts=MT。每个子载波速率为1/MT。得每路子信号的带宽为△f=1/Ts

OFDM技术简介及应用现状

现代调制解调技术结课报告OFDM技术简介及应用现状班级：010912班姓名：***学号：********2012年11月30日OFDM技术简介及应用现状引言正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）多载波系统采用了正交频分信道，能够在不需要复杂的均衡技术情况下支持高速无线数据传输，并具有很强的抗衰落和抗符号间干扰的能力，在现代通信系统中应用广泛，有较好的发展前景。

一、OFDM技术简介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技术介绍-原理、特点、发展、应用现状和前景

OFDM技术介绍－原理、特点、发展、应用现状与前景秦连铭(中国矿业大学（北京）信息工程研究所 100083 )摘要：OFDM技术是一种多载波调制技术，最初用于军事通信，由于采用DFT实现多载波调制，同时LSI 的发展解决了IFFT/FFT的实现问题以及其他关键技术的突破，OFDM开始向诸多领域的实际应用转化，现在成为一种很有发展前途的调制技术。

本文首先分析了OFDM的基本原理，并说明其技术优点和缺点，然后提及有关OFDM技术发展方面的一些信息。

现在，OFDM在许多领域取得成功应用，这里对有关无线局域网中的OFDM应用现状作了简要说明，对OFDM的应用前景也作了展望。

关键词：正交频分复用（OFDM）；原理；特点；发展；应用中图分类号：TN911.3文献标识码：A1．引言正交频分复用（OFDM）技术是一种多载波数字通信技术，它由多载波调制（MCM）技术发展而来，其显著特点是其利用的各子载波均为相互正交的，而一般的MCM技术可以是更多的子载波划分方法，这种技术在有线通信中通常称为离散多音调制（DMT）。

OFDM 调制技术的出现为实现高效的抗干扰调制技术和提高频带利用率开辟了一条的新路径，它的应用起源于20世纪50年代中期，首先应用于军事通信系统中，但因其设备结构复杂，限制了进一步发展。

20世纪70年代，人们提出了采用离散傅立叶变换(DFT)、快速傅立叶变换(FFT)实现多载波调制，使OFDM的实际应用成为可能。

20世纪80年代以来，大规模集成电路技术的发展解决了FFT的实现问题，随着DSP芯片技术的发展，格栅编码（TrellisCode）技术、软判决技术（SoftDecision）、信道自适应技术等的应用，OFDM技术开始从理论向实际应用转化。

20世纪90年代，OFDM开始被欧洲和澳大利亚应用于广播信道的宽带数据通信、数字音频广播（DAB）、高清晰度数字电视（HDTV）和无线局域网（WLAN）等。

此外，还由于其具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，也被看作第4代移动通信的核心技术之一。

ofdm

OFDM的不足之处为：峰均功率比大，对系统中的非线怀敏感；对定时和频率偏移敏感。
对相位噪声和载波频偏十分敏感。所需线性范围宽。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OFDM技术在各个领域的应用： OFDM技术在各个领域的应用：技术在各个领域的应用
领域一:高清晰度数字电视广播领域一高清晰度数字电视广播：OFDM在数字广播电视系统中取得了广泛的应用，其中数字音频广播（DAB）标准是第一个正式使用OFDM的标准。选择OFDM作为数字音频广播和数字视频广播（DVB）的主要原因在于：OFDM技术可以有效地解决多径时延扩展问题。不难看出，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。领域二：领域二：无线局域网：技术的不断发展，引发了融合。一些4G及3.5G的关键技术，如OFDM技术、MIMO技术、智能天线和软件无线电等，开始应用到无线局域网中，以提升WLAN的性能。领域三：领域三：宽带无线接入： OFDM技术适用于无线环境下的高速传输，不仅应用于无线局域网，还在宽带无线接入（BWA）中得到应用。IEEE 802.16工作组专门负责 BWA方面的技术工作，它已经开发了一个2GHz～11GHz BWA的标准—IEEE 802.16a，物理层就采用了OFDM技术。该标准不仅是新一代的无线接入技术，而且对未来蜂窝移动通信的发展也具有重要意义。 OFDM与下一代通信系统：与下一代通信系统：与下一代通信系统由于信道传输特性不理想，各类无线和移动通信中普遍存在着符号间干扰(ISI)。为了保证克服ISI，往往要求均衡器的抽头数很大，尤其是城市环境可能使得均衡器的抽头数达上百。这样，必然大大增加了均衡器的复杂程度，使设备造价和成本大大提高。为了能在下一代移动通信中有效解决这一问题，OFDM技术因其频谱利用率高和抗多径衰落性能好而被普遍看好，以取代复杂而昂贵的自适应均衡器。

正交频分复用定义

正交频分复用(OFDM)是一种数字调制技术，用于无线通信系统中的数据传输。

它通过将数据分成许多小的数据包，并将这些数据包通过多个正交的载波进行调制，从而能够在带宽有限的情况下实现高速数据传输。

载波是数字信号波形的基本单元，每个载波由一个频率和相位确定的波形组成。

正交意味着这些载波具有相同的频率间隔和时间间隔，并且它们相互垂直，这意味着它们不会重叠。

OFDM技术的优点包括:抗干扰性强、传输速率高、对带宽的利用率高、易于实现等。

因此，它被广泛应用于无线通信系统中，如数字电视、无线局域网和移动通信等。

多载波调制和ofdm调制的关系

多载波调制和ofdm调制的关系
多载波调制和OFDM调制之间存在密切关系。

OFDM是正交频分复用技术，实际上属于多载波调制（MCM）的一种特殊形式。

1.多载波调制（MCM）是一种将高速串行数据转换为并行低速数据，并在多个子载波上进行传输的技术。

其目标是通过增加子载波的数量，使每个子载波的带宽远小于信道的相干带宽，从而对抗多径衰落和提高频谱效率。

2.OFDM作为MCM的一种特殊形式，其主要特点在于各个子载波之间保持正交性，这允许它们在频谱上重叠而不会相互干扰。

在OFDM中，数据被分割成多个低速数据流，每个数据流都在一个独立的子载波上进行调制。

此外，OFDM 还引入了循环前缀（CP），进一步提高了对抗多径干扰的能力。

3.从实现的角度看，OFDM的调制和解调过程可以分别通过IDFT（逆离散傅里叶变换）和DFT（离散傅里叶变换）来实现，这降低了实现的复杂度。

在发送端，OFDM调制包括串并转换、IDFT、并串转换以及插入CP等步骤；而在接收端，OFDM解调则包括去除CP、串并转换、DFT以及频域均衡等步骤。

综上所述，多载波调制和OFDM调制之间的关系在于：OFDM是多载波调制的一种特殊形式，通过保持子载波之间的正交性、引入循环前缀以及使用
IDFT/DFT实现调制和解调，以较低的复杂度有效地对抗多径衰落和提高频谱效率。

LTE的物理层技术-OFDM

LTE的关键物理层技术LTE的关键物理层技术主要有：正交频分的多载波传输（OFDM）、多入多出（MIMO）、高阶调制（LTE最高64QAM）。

OFDM的特点正交频分传输是一种多载波传输技术，整个传输信号由很多子载波组成，各子载波之间互为正交（而传统的频分复用技术的各载波是不正交），来避免子载波之间的互相干扰。

与传统的频分复用相比，正交频分复用技术使得子载波可以排列更紧密，频谱效率更高。

（CDMA系统中的各码道之间也是互相正交的。

正交信号之间的互相干扰是可以消除的）OFDM的作用OFDM的引入主要是为了抗信道衰弱。

无线信道由于信号在传输过程中的各种反射、折射、多谱LE频移，使接收到的信号的幅度和相位产生剧烈的变化，就会产生严重的衰弱现象。

在同样的衰弱情况下，较窄的信道带宽，在整个传输带宽内，它的衰弱可能是比较一致的，称为平坦衰落（从时域的角度看，也称为慢衰落）；而较宽的信道带宽，在整个传输带宽内，它的衰弱可能是变化的，称为不平坦衰落（从时域的角度看，也称为快衰落）。

平坦衰落由于在传输信道带宽内信号变化是一致的，在产生衰落时可以用较简单的均衡技术来恢复；而不平坦衰落导致的传输失真的恢复比较困难。

由于LTE要求的传输速率相当高，它的信道带宽必然比较宽（20M，而LTE－A 可以达到100M）；并且，LTE系统需要支持这种使用环境，最高移动速度达到500公里每小时（LTE －TDD支持的最高速度是300公里）（衰落最严重的情况是市区内高速运动）。

因此，LTE系统的信道衰落比较严重（在高速率的传输系统中，OFDM已成为一种趋势）。

OFDM在抗多径衰落方面有着先天的优势。

OFDM把较宽的带宽分割成很多子载波（LTE中子载波带宽15K），因此，在每个子载波内，衰落是平坦的。

这样，就可以通过简单的均衡技术来达到较好的效果。

OFDM技术的主要特点∙1．高速数据先经过串并转换，再调制到各子载波。

这样子载波上的码速率就很低，可以有效降低码间串扰。

研究生信息通信：802.11物理层OFDM技术简介(PPT)

统。
易于实现
基于快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）的调制解调方法易于实现。
02
802.11标准与OFDM技术
802.11标准简介
01
802.11是无线局域网（WLAN）的标准，定义了无线网络的物理层和数据链路层。
02
它支持多种传输速率，覆盖范围从几米到几百米，适用于办公
解释
通过使用FFT和IFFT，OFDM能够快速高效地实现调制和解调，适用于高速无线通信系统。
OFDM技术的特点
01
02
03
04
频谱利用率高
通过将数据分配到多个子载波上，实现了频谱的高效利用。
抗多径干扰能力强
通过引入循环前缀，有效克服了多径干扰问题。
高速数据传输
支持高速数据传输，适用于无线局域网（WLAN）等通信系
研究生信息通信802.11物理层OFDM技术简介
• OFDM技术概述 • 802.11标准与OFDM技术 • OFDM技术的关键技术 • OFDM技术的优势与挑战 • OFDM技术的应用实例
01
OFDM技术概述
OFDM技术的定义
定义
OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，它将高速数据流分割成多个低速子数据流，在多个正交子载波上并行传输。
室、家庭和公共场所的无线连接。
802.11标准包括一系列的补充标准，如802.11a、802.11b、
03
802.11g等，分别定义了不同的频段和传输技术。
802.11标准中的OFDM技术
1
OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，它将高速数据流分割成多个低速子数据流，在多个正交子载波上并行传输。

关于4G中的OFDM技术

关于4G中的OFDM技术随着信息技术的飞速发展，人们的通信历程也将迎来一个崭新的阶段，那就是第四代移动通信的到来。

说到第四代移动通信我们首先要了解它的主要技术及标准，4G现阶段主要以LTE与IEEE 802.16m两种技术标准为主，而OFDM技术则是技术标准下的重要课题。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带在此我们一起来看看OFDM的原理：在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。

包括以下类型：V-OFDM, W-OFDM, F-OFDM, MIMO-OFDM,多带-OFDM。

OFDM中的各个载波是相互正交的，每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期，每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠，这样便减小了载波间的干扰。

由于载波间有部分重叠，所以它比传统的FDMA提高了频带利用率。

在OFDM传播过程中，高速信息数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干子信道中传输，每个子信道中的符号周期相对增加，这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。

另外，由于引入保护间隔，在保护间隔大于最大多径时延扩展的情况下，可以最大限度地消除多径带来的符号间干扰。

如果用循环前缀作为保护间隔，还可避免多径带来的信道间干扰。

在过去的频分复用(FDM)系统中，整个带宽分成N个子频带，子频带之间不重叠，为了避免子频带间相互干扰，频带间通常加保护带宽，但这会使频谱利用率下降。

为了克服这个缺点，OFDM采用N个重叠的子频带，子频带间正交，因而在接收端无需分离频谱就可将信号接收下来。

OFDM多载波调制

峰均比问题
要点一
总结词
峰均比（PAPR）问题是OFDM多载波调制中的一个重要挑战，它会导致信号功率放大器的效率降低，并增加信号失真。
要点二
详细描述
OFDM信号由多个正交子载波组成，这些子载波在调制过程中可能会产生较大的峰值功率，导致峰均比（PAPR）较高。高PAPR会导致信号功率放大器的工作效率降低，同时增加信号失真和带外辐射。
频域均衡
通过在接收端采用频域均衡算法，进一步消除多径干扰对信号的影响，提高通信性能。
抗频率偏移能力
抵抗频率偏移
OFDM多载波调制具有抵抗频率偏移的能力，能够减小因发射机和接收机频率偏差引起的性能损失。
动态频偏估计与校正
通过在接收端进行动态频偏估计与校正，进一步减小频率偏移对系统性能的影响。
04 OFDM多载波调制的挑战与解决方案
03 OFDM多载波调制性能分析
频谱效率
频谱效率高
OFDM多载波调制通过将高速数据流分割成多个低速子数据流，在频域上并行传输，提高了频谱利用率。
灵活的子载波数目
根据信道条件和传输速率需求，可以灵活地选择子载波数目，以实现频谱效率与系统复杂度的平衡。
抗多径干扰能力
多径干扰抑制
OFDM多载波调制通过引入循环前缀，有效地对抗多径干扰，提高了信号的可靠性。
OFDM多载波调制
目录
• OFDM多载波调制概述 • OFDM多载波调制的关键技术 • OFDM多载波调制性能分析 • OFDM多载波调制的挑战与解决方案 • OFDM多载波调制的发展趋势
01 OFDM多载波调制概述
OFDM定义
• OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，它将高速数据流分割成多个低速子数据流，然后在多个正交子载波上并行传输。

OFDM的优势特点和应用

OFDMOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM 是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。

其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。

而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

OFDM1、基本原理OFDM ——OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。

其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。

而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。

包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。

2、发展历史第四代移动通信系统上个世纪70年代，韦斯坦（Weistein）和艾伯特（Ebert）等人应用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶方法（FFT）研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。

正交频分复用(OFDM)原理及相关分析综述

正交频分复用（OFDM）原理及其实现一、OFDM基本原理OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制。

这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。

传统的频分复用方法中各个子载波的频谱是互不重叠的，需要使用大量的发送滤波器和接受滤波器，这样就大大增加了系统的复杂度和成本。

同时，为了减小各个子载波间的相互串扰，各子载波间必须保持足够的频率间隔，这样会降低系统的频率利用率。

而现代OFDM系统采用数字信号处理技术，各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成，极大地简化了系统的结构。

同时为了提高频谱利用率，使各子载波上的频谱相互重叠（如图一所示），但这些频谱在整个符号周期内满足正交性，从而保证接收端能够不失真地复原信号。

当传输信道中出现多径传播时，接收子载波间的正交性就会被破坏，使得每个子载波上的前后传输符号间以及各个子载波间发生相互干扰。

为解决这个问题，在每个OFDM传输信号前面插入一个保护间隔，它是由OFDM信号进行周期扩展得到的。

只要多径时延不超过保护间隔，子载波间的正交性就不会被破坏。

图1 正交频分复用信号的频谱示意图二、OFDM系统的实现由上面的原理分析可知，若要实现OFDM，需要利用一组正交的信号作为子载波。

我们再以码元周期为T的不归零方波作为基带码型，经调制器调制后送入信道传输。

OFDM调制器如图2所示。

要发送的串行二进制数据经过数据编码器形成了M个复数序列，此复数序列经过串并变换器变换后得到码元周期为T的M路并行码，码型选用不归零方波。

用这M路并行码调制M个子载波来实现频分复用。

图2 OFDM调制器在接收端也是由这样一组正交信号在一个码元周期内分别与发送信号进行相关运算实现解调，恢复出原始信号。

OFDM解调器如图3所示。

然而上述方法所需设备非常复杂，当M很大时，需要大量的正弦波发生器，滤波器，调制器和解调器等设备，因此系统非常昂贵。

OFDM技术介绍

这时信道的输出信号
k 0
L 1
0t T
s'n 可以表示为：
s'n hk sn k
k 0
L 1
• 经过DFT后得到的可以表示为：
d 'i s 'n e
n 0 N 1L 1 n 0k 0 N 1 j 2 in N j 2 in N
hk snk e
正交频分复用(OFDM)技术
为了消除ICI，可幅在OFDM符号的保护值间隔内插入循环前缀（CP）。这样就可以保证在DFT周期 0 内，OFDM符号的延时副本内所包含的波形的周期个数也 0 是整数。这样，时延小于保护间隔的保护间隔时延信号就不会在解调过程中产生ICI。
循环前缀
正交频分复用(OFDM)技术
• 正交频分复用(OFDM)技术，是一种频谱部分重叠的多载波调制技术，最早应用于20世纪50年代末的军队无线通信之中。它的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到数据速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。同时，还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度的消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。
正交频分复用(OFDM)技术
• 并行多载波调制的优势： • 在典型的无线信道中，存在多径效应，引起符号间干扰。但是当数据速率较低，由多径效应造成的最大时延小于信号一个符号持续时间，将不会造成严重的误码。 • 多载波传输系统将高速信息数据流分割成许多低速的子数据流，并以并行方式在多个子信道上传输，于是在每一个传输的符号持续时间就大于信道最大延迟δmax,从而也就消除了符号间干扰ISI。