3.6多载波调制解析
光纤通信技术中的多载波调制
光纤通信技术中的多载波调制光纤通信技术是现代通讯领域的一个重要应用，其通信速度快、传输距离远等优点使其成为人们进行数据传输的首选方案。
而在光纤通信传输中，多载波调制成为现代通信技术中不可或缺的重要构成部分。
一、多载波调制技术的概念在现代光纤通信中，多载波调制技术主要指的是将多个独立的调制信号通过不同频率的载波合并在一起，进行光信号传输。
这种技术是一种在光纤通信领域中应用广泛的数字调制技术，其工作原理是将多个数字信号经过不同的调制方式进行处理，然后输出相应的频域基带信号，再使用多载波产生若干个频率不同的载波波形，将其与基带信号相乘后合成一个复合信号，在传输信号的时候同时进行传输，达到了提高数据传输速率的目的。
多载波调制技术是一种高效的数字调制技术，因此在现代的光纤通信中得到了广泛的应用。
二、多载波调制技术的原理在光纤通信技术的发展中，多载波调制技术的出现为其带来了新的发展机遇，其实现的原理比较简单，其主要包含的内容如下：1、通过多个数字调制方式对信息信号进行处理。
2、输出基带频域信号。
3、产生多个频率不同的载波波形。
4、将多个频率不同的载波波形与基带频域信号相乘。
5、合成一个复合信号后进行传输。
三、多载波调制技术的应用在现代光纤通信技术中，多载波调制技术不仅可以用来提高数字光纤通信系统的传输速率和传输性能，还可以应用于多信道通信、压缩传输等多个领域，具有非常广泛的应用前景。
另外，针对多载波调制技术的应用，还有许多针对性的技术和算法被提出来，其中比较著名的有正交振幅调制（QAM）和正交频分复用（OFDM）技术等。
四、多载波调制技术的未来展望作为一种数字调制技术，多载波调制技术在未来光纤通信技术的发展中将继续扮演着举足轻重的角色。
因为，随着通信网络的不断发展和需求的日益增长，更高的数据传输速率和质量已经成为了必然的趋势，而多载波调制技术可以在一定程度上满足这一需求，并实现更快更好的光纤传输速率。
预计，未来光纤通信技术中的多载波调制技术会持续发展，相应的技术和算法将会越来越成熟，未来将会在光纤通讯的领域发挥更加重要的作用。
光通信系统中的多载波调制技术研究
光通信系统中的多载波调制技术研究随着信息技术的飞速发展，光通信系统已经成为现代通信领域不可或缺的重要组成部分。
为了满足越来越大的数据传输需求以及提高传输速度和容量，多载波调制技术成为光通信系统中的关键技术之一。
本文将对光通信系统中的多载波调制技术进行研究，并详细讨论其原理、优势、应用以及未来的发展方向。
一、多载波调制技术的原理多载波调制技术是一种将原始数据信号分布在多个不重叠的子载波频带上的调制技术。
通过在不同载波上同时传输数据，多载波调制技术可以大大提高数据传输速率和容量。
多载波调制技术的原理是将原始信号分成不同频率的子载波，在每个子载波上调制上相应的数据信号，然后将这些子载波通过一定的方法进行组合，最终传输至接收端。
二、多载波调制技术的优势多载波调制技术相较于传统的单载波调制技术具有以下几个优势：1. 高速传输：多载波调制技术能够将原始信号分配到多个独立的子载波上，从而实现高容量的数据传输。
这种技术能够显著提高传输速率和频谱效率，满足日益增长的数据通信需求。
2. 抗干扰能力强：多载波调制技术通过将原始信号分布在多个子载波上，使得各个子载波之间互不干扰。
这种技术能够有效抑制信号传输中的电磁干扰和噪声，提高信号的质量和稳定性。
3. 灵活性高：多载波调制技术可以根据实际需求灵活地分配子载波。
根据不同应用场景，可以动态地调整子载波的数量和频率分配，以满足不同的传输需求。
三、多载波调制技术的应用多载波调制技术在光通信系统中有着广泛的应用。
其中，最常见的应用场景包括：1. 光纤通信：多载波调制技术能够显著提高光纤通信系统的数据传输速率和容量。
通过将原始信号分配到不同的子载波上，光纤通信系统可以实现高速、稳定和可靠的数据传输，满足大规模数据通信的需求。
2. 无线通信：多载波调制技术也被广泛应用于无线通信领域。
通过将原始信号分配到不同的子载波上，无线通信系统能够提高信号的传输速率和容量，提供更好的通信质量和体验。
什么是单载波调制和多载波调制[1]
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什么是单载波调制和多载波调制大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。
因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。
所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM （QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。
上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。
QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。
模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM 的码率为4bit/S。
一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。
正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（2进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I信号和Q信号，然后用I信号和Q 信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。
由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。
我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20M bit/S，如果选用16-QAM 调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4位数据，即码率为4bit/S。
多载波调制技术概述
多载波调制技术概述多载波调制技术是一种在通信系统中被广泛应用的调制技术，通过将传输信号分割成多个子载波信号来提高数据传输效率和抗干扰能力。
随着通信技术的不断发展，多载波调制技术在数字通信领域中扮演着重要角色。
本文将对多载波调制技术进行详细介绍，包括其基本原理、常见的调制方式以及在通信系统中的应用。
首先，我们来了解一下多载波调制技术的基本原理。
多载波调制技术是一种利用多个子载波信号同时传输数据的调制技术。
在多载波调制技术中，将传输信号分割成多个不重叠的频率带，每个频率带被称为一个子载波信号，这些子载波信号之间相互正交，即它们在频域上互不干扰。
通过这种方式，可以将原始信号分割成多个子信号并分别传输，从而提高了信号的传输效率和抗干扰能力。
常见的多载波调制方式包括正交频分复用（OFDM）、正交振幅调制（QAM）、正交相移键控（QPSK）等。
其中，OFDM是一种将数据流分割成多个子载波信号并同时进行传输的调制技术。
在OFDM中，信号被分成多个低速率子信号，并分别调制到不同的子载波信号上，然后这些子载波信号被同时传输，接收端将各个子载波信号进行解调和重组，还原出原始信号。
OFDM 技术具有高频谱利用率、抗多径衰落、抗干扰能力强等优点，在无线通信系统电视等领域得到广泛应用。
除了OFDM以外，QAM和QPSK等调制技术也是常见的多载波调制方式。
QAM是一种利用不同的相位和幅度对信号进行调制的技术，通过调整不同的幅度和相位组合来表示不同的数据，从而提高了数据传输速率。
QPSK则是一种在正交载波中进行两种相位调制的技术，每个符号表示两个比特的数据。
这些调制方式在不同的通信系统中有着各自的应用场景，可以根据具体需求选择合适的调制方式。
多载波调制技术在通信系统中有着广泛的应用。
在数字通信系统中，多载波调制技术可以提高数据传输速率和频谱利用率，同时还能提高系统的抗干扰能力和抗多径衰落能力。
在无线通信系统中，多载波调制技术可以减少频谱资源的浪费，提高系统的容量和覆盖范围，同时还能提高系统的稳定性和可靠性。
多载波调制技术减少码间干扰的原理
多载波调制技术减少码间干扰的原理多载波调制技术(Multi-Carrier Modulation, MCM)是一种通过将信号分成多个子载波传输的调制方式。
与单载波调制技术相比，多载波调制技术具有更好的抗噪声性能和更高的传输效率。
但在多载波调制技术中，码间干扰是一个很重要的问题，会影响系统的性能。
码间干扰的存在是由于信号在不同的子载波上同时传输，而相邻子载波之间存在频谱重叠。
导致码间干扰的主要原因是由于信号在传输时，频谱重叠引起的相互信号干扰。
为了减少码间干扰，多载波调制技术采用了一些方法和技术。
首先，多载波调制技术使用了正交子载波。
正交子载波是严格正交的，它们之间相互独立，没有相互干扰。
这意味着，即使在频谱重叠的情况下，相邻子载波之间也不会相互干扰，从而减少了码间干扰的影响。
常用的正交子载波包括离散傅里叶变换(DFT)、正交频分复用(OFDM)等。
其次，多载波调制技术采用了高效的算法和编码方法来降低码间干扰。
在多载波调制技术中，信号通过调制方法被映射到子载波上进行传输。
为了降低码间干扰，需要选择合适的调制方法和编码方法。
目前常用的调制方法包括相位偏移键控(PSK)、正交振幅调制(QAM)等。
编码方法则包括前向纠错编码、交织等。
这些方法和技术可以提高传输的可靠性和抗噪声性能，减少码间干扰的影响。
此外，多载波调制技术还使用了等效低通滤波器来抑制频谱重叠引起的码间干扰。
频谱重叠会导致相邻子载波之间相互干扰，所以需要使用低通滤波器来滤除频谱重叠部分的信号。
等效低通滤波器可以通过插值、分频等方法实现。
通过使用等效低通滤波器，可以有效地降低码间干扰，提高系统的性能。
总之，多载波调制技术通过采用正交子载波、高效的算法和编码方法以及等效低通滤波器等手段，可以减少码间干扰的影响。
这些技术方法可以提高传输的可靠性和抗干扰能力，提高系统的性能和传输效率。
在实际应用中，多载波调制技术被广泛应用在各种通信系统中，如Wi-Fi、蜂窝通信等。
lte调制方案
lte调制方案随着电信行业的迅猛发展，移动通信技术也得到了长足的进步和完善。
LTE技术作为第四代移动通信技术的代表，具备高速率、低时延、宽带等特点，在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
而在LTE技术中，调制方案是确保高效传输的关键因素之一。
本文将对LTE调制方案进行介绍和分析。
一、调制方案的定义和作用调制方案是指将数字信号通过调制技术转化为模拟信号的一种方法。
在LTE中，调制方案主要用于将数据信号转化为射频信号以进行传输。
调制方案在LTE系统中具有重要的作用，它不仅影响到通信信号的传输速率和质量，还对系统的容量和覆盖范围产生影响。
二、LTE调制方案的分类在LTE中，常用的调制方案有三种，分别是QPSK、16QAM和64QAM。
1. QPSK调制方案QPSK调制方案是最常见和基础的调制方案之一。
它将每两个比特（bit）编码为一个符号（symbol），每个符号表示在星座图中所处的位置。
QPSK调制方案在频谱效率和抗干扰性方面具有较好的表现，适用于信道环境复杂、信噪比较低的情况。
2. 16QAM调制方案16QAM调制方案是一种高效的调制方案，它将每四个比特编码为一个符号，并将符号映射到星座图中的相应位置。
相比于QPSK，16QAM能够实现更高的传输速率，但相应地也对信号质量和信道环境的要求更高。
3. 64QAM调制方案64QAM调制方案是LTE中使用的一种高级调制方案。
它将每六个比特编码为一个符号，并通过64个星座点进行映射。
64QAM调制方案具有更高的频谱效率和传输速率，但对信道环境的要求更高，容易受到多径传播和噪声等因素的影响。
三、不同调制方案的比较与选择在实际应用中，选择合适的调制方案对于LTE系统的性能至关重要。
不同调制方案在频谱效率、抗干扰性和传输速率等方面存在差异，因此需要根据具体的信道环境和应用场景来进行选择。
1. 频谱效率频谱效率是指单位频率内所传输的比特数。
QPSK调制方案在频谱效率上较低，16QAM和64QAM调制方案则较高。
多载波调制在通信系统的应用
多载波调制在通信系统的应用摘要：首先简单解释多载波调制ＭＣＭ，多路副载波调制ＭＳＭ的由来和在高速率通信系统的可能利用。
其后着重地提出多路副载波调制适合于光无线通信的应用。
最后说明大气光通信对多路副载波调制的影响。
１、多载波调制ＭＣＭＭＳＭ的由来近年来，高速率通信系统发展很快，可以看到很多不同的通信系统采用“多载波调制ＭＣＭ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＣａｒｒｉｅｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）”或“多路副载波调制ＭＳＭ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｕｂｃａｒｒｉｅｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）”的技术方案。
不论电通信或光通信，也不论有线通信或无线通信，都有实际使用ＭＣＭ？ＭＳＭ的情况。
具体地说，无线电射频通信、光纤通信以至光无线通信等通信系统，凡是传输较高数字速率的系统就有可能利用ＭＣＭＭＳＭ。
所谓多载波调制是指传送线路上每次传送信号时利用多个不同的但依次排列的载波，每路载波各自受到数字信号的调制。
这些载荷数字信息信号的多路载波一同沿线路向接收端传送。
如传送线路有不良的频率选择性和多途径通路等情况，用了多载波调制可以有效地减小“符号间干扰ＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒ－ｓｙｍｂｏｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）”。
因此，ＭＣＭ对于实现高速数字通信非常有利。
有类似的情况：例如在射频无线电通信，曾经使用“正交频分多路ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）”，证明确有成效，因而很多情况曾经或正在实际使用ＯＦＤＭ，包括无线移动通信蜂窝网基台以及数字电视、不对称数字用户线（ＡＤＳＬ）和有些局域网（ＬＡＮ），都曾经使用ＯＦＤＭ，收到一定效果。
另一些多路用途，包括城市的“有线电视ＣＡＴＶＣａｂｌｅＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ？”，它在光纤线路上利用“副载波多路ＳＣＭ（ＳｕｂｃａｒｒｉｅｒＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）”，同时传送多路模拟电视信号。
在有些“局域网”，利用ＳＣＭ传送多路数字光信号，容许直接检测，可以降低成本。
２、多载波调制在光无线通信的应用在光无线通信，多路副载波调制ＭＳＭ受到优先考虑，因为利用了ＭＳＭ，可以实现高速数字通信而不需要均衡。
多载波传输技术研究
多载波传输技术研究多载波传输技术，是一种将信号按照频域进行分割和传输的通信技术。
它利用不同频率的子载波来传输数据，可以在同一频谱资源上实现并行传输，提高传输速率和系统容量。
在移动通信、无线局域网、数字广播等领域有着广泛的应用。
多载波传输技术的核心是子载波调制技术。
在传统的调制方法中，信号是通过改变载波的幅度、相位或频率来进行调制。
而在多载波传输技术中，信号被分解成一系列不同频率的子载波，每个子载波都进行单独的调制，然后再将它们组合起来进行传输。
这种方法可以同时传输多个子载波，从而提高了信号的传输速率。
多载波传输技术有许多的优点。
它可以有效地提高传输速率。
由于多个子载波可以同时传输，所以整个系统的传输能力可以大大提高。
它具有较好的抗干扰性能。
由于将信号分成多个子载波进行传输，即使某个子载波受到了干扰，其他的子载波仍然可以正常传输。
多载波传输技术还可以提供更好的频谱利用率。
在传统的通信系统中，频谱资源往往是固定的，而多载波传输技术可以根据需要灵活地分配子载波，实现更高的频谱效率。
多载波传输技术虽然具有许多优点，但也存在一些挑战和问题。
多载波传输技术对信道的要求较高。
由于信号被分成多个子载波进行传输，所以需要对每个子载波进行单独的调制和解调。
这就要求系统能够准确地估计信道的频率响应，从而进行相应的补偿。
多载波传输技术还会引入一定的传输延迟。
由于要分别调制和解调多个子载波，传输时延相对较大。
在某些对实时性要求较高的应用场景下，多载波传输技术可能不太适用。
无线通信中的多载波调制_OFDM和FBMC
近几年无线通信技术发展迅速，移动通信与互联网的逐渐融 合。以多媒体业务为代表的移动互联网开始步入人们的生活。 人们对移动数据业务的需求越来越高，无线通信的发展面临 着一系列问题。 目前的无线通信技术主要面临两个方面的挑战： ① 频谱资源紧张 很多频谱资源已被占用，且频谱是无法再生的 ② 频谱利用效率低 已授权频段的使用率常常只有30%左右
hk(n ) hp(n ) WM e
nk
j 2(Lp 1) / 2
* g k(n ) hp (Lp n 1) W Mkne
j 2(Lp 1) / 2
FBMC基本原理
滤波器组多载波系统收发端示意图
FBMC基本原理
OFDM的技术本质就是FFT滤波器组。
x(n )
1
OFDM技术
OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 技术被广泛 应用于各类无线通信系统，如WiMaX、LTE和LTE-A系统的下 行链路。
OFDM技术具有以下优点： • 频谱效率高 • 对抗多径衰落 • 抗码间串绕能力强 • 实现复杂度低
FBMC技术
但另一方面，FBMC技术也存在一些不足： • 由于各载波之间相互不正交，子载波之间存在干扰; • 采用非矩形波形，导致符号之间存在时域干扰，需要通过 采用一些技术来进行干扰的消除
OFDM基本原理
OFDM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(ISI) 。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 的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容 易。
多载波调制
Y (k)
N 1 n0
y(n)
exp
j
2
N
kn
W
(k ),
0 k N 1
通信信号处理
33
接收端模型
h(t)
x '(t)
Binary source
Decoding
Y(k)
Frequency error
correction
FFT
y(n)
y'(n)
Guard
Removing
A/D
e j 2 fc't
Binary source
Decoding
Y(k)
y(n)
y'(n)
Frequency
error
FFT
correction
Guard
Removing
A/D
e j2 fc't
y(t)
Synchronization OFDM Symbol
yt x' t*htexp j t wt, t＝ fc fc' t
通信信号处理
6
7
多载波调制 – 基本原理
传统频分复用(FDM)多载波调制技术
频率
节省带宽资源 正交频分复用(OFDM)多载波调制技术
频率
FDM和OFDM频带利用率的比较
➢ 频域划分为多个相互重叠且正交的子信道；子载波的带宽 < 信道 “相干带宽”时，信道是“非频率选择性信道”，经历的是“平 坦衰落”
23
基4算法 — N=16点IFFT实施例
存在两级运算：每级 包括4个基4蝶形运算； 两极之间存在过渡级 对16个运算结果实施 相位旋转（乘法）
i e j2i/N
多载波调制和OFDM
多载波调制和OFDM摘要:文章介绍了正交频分复用(OFDM)技术以及其特点, 给出了在宽带通信中的应用,讨论了OFDM的实现方案，探讨了实现OFDM技术的关键以及优越性，并展望了OFDM技术的发展前景.关键词: 正交频分复用, 多载波并行.抗干扰Abstract: orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technologies have its distinct technical characteristics. In this paper, the application and solution of MIMO OFDM in WLAN is presented. Key issues concerning the implementation and advantages of the OFDM technology are discussed ,and its future development is prospected.Key words:OFDM, Parallel multi-carrier, Anti-jamming多载波调制和OFDM随着通信需求的不断增长，宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一，而无线网络的迅速增长使人们对无线通信提出了更高的要求。
为有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，同时降低系统成本，人们采用了正交频分复用（ＯＦＤＭ）技术。
ＯＦＤＭ是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，增强其抵抗回波的能力。
与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，对高速数字通信是一种非常有潜力的技术。
一. 载波调制和OFDM的简介OFDM的英文全称为Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing，中文含义为正交频分复用技术ＯＦＤＭ的概念于２０世纪５０～６０年代提出，１９７０年ＯＦＤＭ的专利被发表１，其基本思想是通过采用允许子信道频谱重叠，但相互间又不影响的频分复用（ＦＤＭ）方法来并行传送数据。
多载波调制原理与应用
多载波调制原理与应用AbstractThe basic idea of multicarrier modulation is to divide the transmitted bitstream into many different substreams and send these over different subchannels, so as to reduce ISI. When the subchannels are overlapping, in order to recover the sent signals and make sure multiplexing is orthogonal frequency multiplexing, multicarriers must be orthogonal which is also the key requirement of multicarrier modulation and orthogonal frequency multiplexing.摘要多载波调制的基本思想是将传输比特分成多个子比特流，再调制到不同的子载波上进行传输，从而减小码间串扰ISI。
当子信道重叠时，为了能在接收端恢复发送的信号，实现信道的正交复用，必须要求子载波相互正交，这也正是多载波调制和信道正交复用中的关键要素。
1 引言多载波调制的基本思想是将传输比特流分成多个子比特流，再调制到不同的子载波上进行传输。
一般情况下，各子载波在理想传播条件下时相互正交的。
子载波上的数据速率远小于总数据速率，各子信道的带宽也远小于系统总带宽。
通过这种手段，可以使每个子信道所经历的衰落是相对平坦的，从而让子信道上的码间串扰比较小。
典型的多载波调制技术有OFDM，原理是将宽带信道通过正交分解分割程序多并行的窄带信道。
而如何实现宽带信道的正交分解，以及子载波的正交性是本文讨论的重点。
单载波调制和多载波调制的区别(2008-09-03)
一、单载波调制和多载波调制的区别1、所谓单载波调制：就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM （QPSK）、 8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。
上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制。
上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。
QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。
模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/s，而16-QAM的码率为4bit/s。
一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。
2、所谓多载波调制：就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，然后调制到在每个子信道上进行传输。
如：n-COFDM，其中n为子载波数目。
清华的DMB－T方案选用的是多载波调制，在DMB－T方案中采用3780-COFDM调制方式。
多载波调制也叫编码正交频分复用调制。
就多载波调制中的各个载波而言，其调制的工作原理与n-QAM单载波调制的工作原理基本相同，只是把需要传送的数据分成很多组（这里为3780组），然后每组再分成两组，通过幅度编码以后便可生成两组I信号和Q信号，而后用3780组I信号和Q信号分别对3780个频率各不相同的载波进行正交调制，最后把所有的调制信号合在一起进行传送。
二、A DTB-T和DMB-T的优、缺点1、多载波既可以作为固定来传输覆盖和接收。
也可以作为车载移动来接收。
多载波调制
1 RNaTa
x(N-1),…,x(2),x(1),x(0)
S/P
X(1) X(2) X(3)
e j 2 f1t e j 2 f2t e j 2 f3t
∑
x(t)
...
…..
frequency
X(N-1)
e j 2 fN 1t
frequency
Ra time
持续时间为Ta
1 Ra
通信信号处理
OFDM的正交性
对于任意两个函数S1(t)和S2(t)，如果有
T
0 S1(t)S2 (t)dt 0,
则函数S1(t)和S2(t)在区间(0,T)上正交
对于OFDM，设相邻子载波的频率间隔为1/T，T是 符号的持续时间，任意一对子载波的内积满足
1
T
T j 2 k1t j 2 k2 t
符号持续时间 < 信道“相干时间”时，信道等效为“线性时不变” 系统，降低时间选择性衰落对系统影响
通信信号处理
8
9
正交频分复用（OFDM）
把一串高速数据流分解为若干速率低得多的子 数据流
将子数据流放置在对应的子载波上 将多个子载波合成，一起并行传输
传输过程类似 于用喷头送水
通信信号处理
Wi-Fi和WiMAX技术的兴起使得OFDM成为一 种“时髦”的技术
未来LTE系统下行多址方式为正交频分多址 （OFDMA），上行为基于正交频分复用传输 技术的单载波频分多址（SC-FDMA）
通信信号处理
5
6
OFDM定义
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种特殊多载波传输体制，它可 被当作一种调制技术，也可当作一种复用技术
浅谈多载波数字调制技术
浅谈多载波数字调制技术作者：张国峰来源：《科技创新导报》 2012年第9期张国峰(黑龙江农业工程职业学院黑龙江哈尔滨 150088)摘要:多载波数字调制技术就是OFDM技术,在高速数字通信中是一种非常有潜力的技术。
它将数据经编码后调制为射频信号。
在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
它不像常规的单载波技术,只在某一时刻只用单一频率来发送单一的信号。
本文将对OFDM技术的基本原理进行详细分析,并阐述利用这一技术建立多载波并行传输系统,通过延长传输符号的周期,增强其抵抗回波的能力,为实际的系统应用提供有价值的理论参考。
关键词:OFDM 多载波系统主流技术中图分类号:TN949 文献标识码:A 文章编号:1674-098x(2012)03(c)-0043-01在现代通信系统中,如何高速和可靠地传输信息、是一个极为重要的内容。
目前,数据传输的理论和实践己经取得了相当大的进展,但这些进展并不适应于更广泛的信道以获取更高的传输性能。
而且随着通信的发展,特别是无线通信业务的增长,可利用的频带日趋紧张。
除了开发新的频谱资源外,采用新的高效抗干扰调制技术,提高频带的利用率一直为人们所关心,多载波数字调制技术的出现则为这些问题的解决开辟了一条新的路径。
1 OFDM技术在各类通信过程中,由于云层、山脉,特别是城市高层建筑物遮挡和反射的影响,在接收机里会产生回波干扰。
在以往的数字通信中,都是使用自适应均衡器来消除回波的干扰。
但在高速数字通信中,均衡器的抽头数常常要求很大,尤其是在都市内进行无线通信,时延十几微秒的回波很常见,这使得均衡器的抽头数达几百,从而大大增加了均衡器的复杂度和成本。
因此,出现了一种新技术以取代复杂而昂贵的自适应均衡器,即OFDM技术。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用作为一种多载波传输技术,主要应用于数字视频广播系统、MMDS(Multichannel Multipoint Distribution Service)多信道多点分布服务和WLAN服务以及下一代陆地移动通信系统[1]。
什么是单载波调制和多载波调制[1]
什么是单载波调制和多载波调制大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。
因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。
所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM （QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。
上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。
QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。
模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM 的码率为4bit/S。
一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。
正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（2进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I信号和Q信号，然后用I信号和Q 信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。
由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。
我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20M bit/S，如果选用16-QAM 调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4位数据，即码率为4bit/S。
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第1种方法是：各子载波间的间隔足够大，从而
使各路子载波上的已调信号的频谱不相重叠，如图2 －67（a）所示。该方案就是传统的频分复用方式， 即将整个频带划分成N个不重叠的子带，每个子带传 输一路子载波信号，在接收端可用滤波器组进行分离。
这种方法的优点是实现简单、直接；缺点是频谱的利
用率低，子信道之间要留有保护频带，而且多个滤波 器的实现也有不少困难。
在实际运用中， 信号的产生和解调都是采用
数字信号处理的方法来实现的， 此时要对信号进行
抽样， 形成离散时间信号。 由于OFDM信号的带宽
为B=N·Δ f， 信号必须以Δ t=1/B=1/(N·Δ f)的时间间 隔进行采样。 采样后的信号用sn,i表示， i = 0, 1, …,
N-1， 则有
1 sn ,i N
Rn,k
1 N
r
i 0
N 1
n ,i
e
j2 πik / N
利用离散反傅立叶变换（ IDFT ）或快速反傅立 叶变换(IFFT)实现的OFDM基带系统如图2－70所示。
输入已经过调制（符号匹配）的复信号经过串/并变
换后，进行IDFT或IFFT和并/串变换，然后插入保护 间隔，再经过数/模变换后形成OFDM调制后的信号
1 sn (t ) N
1 s(t ) N
S
k 0
N 1
n ,k
gk (t nT )
(2-120)
总的时间连续的OFDM信号可以表示为
S
n 0 k 0
N 1
n ,k
gk (t nT )
(2-121)
根据式（2-119 ）和式（2-120）可知， 尽
管 OFDM 信号的子载波的频谱是相互重叠的， 但
1 S( f ) N
2
k 0
子载波的频谱有1/2的重叠。 如图2-67（c）所示。
该调制方式被称为正交频分复用(OFDM)。 此时的系
统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。
图2-67 子载波频率设置
(a) 传统的频分复用； (b) 3 dB频分复用； (c）OFDM
2.6.2 正交频分复用(OFDM)调制
1. OFDM的基本原理 在OFDM系统中， 将系统带宽B分为N个窄带 的信道， 输入数据分配在N个子信道上传输。 因而， OFDM 信号的符号长度 T s 是单载波系统的 N 倍。 OFDM 信号由 N个子载波组成，子载波的间隔为 Δ f （Δ f =1/Ts）， 所有的子载波在Ts内是相互正交的。 在Ts内， 第k个子载波可以用gk(t)来表示， k = 0, 1, …, N-1。 j2kft 当t∈［0, T ］时
2.6 多 载 波 调 制
2.6.1 多载波传输系统
多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若
干个低速的子数据流（这样每个子数据流将具有低
得多的比特速率），然后，每个子数据流经过调制 （符号匹配）和滤波（波形形成 g( t ) ），去调制相 应的子载波，从而构成多个并行的已调信号，经过 合成后进行传输。其基本结构如图2－66所示。
的多径时延小于码元的保护间隔TG，子载波之间的正
交性就不会被破坏。 各子载波上传输的信号可以利用 各载波之间的正交性来恢复， 如下式所示:
Rn,k
与发端相类似，上述相关运算可以通过离散傅立叶变 换（DFT）或快速傅立叶变换(FFT)来实现， 即：
N * rn (t ), gk (t nT ) Ts
是在区间Ts内是相互正交的， 即有：
gk , gl gk (t ) g (t )dt Ts k ,l
0 * l
Ts
式中, g*l(t)表示gl(t)的共轭， 〈 〉表示内积运算。
利用该正交性， 在接收端就可以恢复发送数据， 如下式所示:
Sn,k
N * sn (t ), g k (t nT ) Ts
e gk (t ) 0
s
当t
［0, T ］时
s
(2-117)
图2-68 多径情况下，空闲保护间隔 在子载波间造成的干扰
图2-69 子载波的延拓
经过延拓后的子载波信号为
e g k (t ) 0
j2kft
当t∈［-TG, Ts］时 当t ［-TG, Ts］时
(2-118)
第2种方法是： 各子载波间的间隔选取， 使得
已调信号的频谱部分重叠， 使复合谱是平坦的， 如
图2-67（b）所示。 重叠的谱的交点在信号功率比峰
值功率低3 dB处。 子载波之间的正交性通过交错同 相或正交子带的数据得到 ( 即将数据偏移半个码元周 期)。 第3种方案是： 各子载波是互相正交的， 且各
其对应的子载波的频谱函数为
Gk ( f ) T sinT ( f kf )
(2-119) 加入保护时间后的OFDM的信号码元长度为T=Ts+TG。
假定各子载波上的调制符号可以用 S n , k 来表示 （参见图2-66），n表示OFDM符号区间的编号， k 表示第k个子载波，则第n个OFDM 符号区间内的信 号可以表示为
图2-66 多载波系统的基本结构
在单载波系统中，一次衰落或者干扰就可以导 致整个传输链路失效，但是在多载波系统中，某一 时刻只会有少部分的子信道会受到深衰落或干扰的 影响，因此多载波系统具有较高的传输能力以及抗
衰落和干扰能力。
在多载波传输技术中，对每一路载波频率（子 载波）的选取可以有多种方法，它们的不同选取将 决定最终已调信号的频谱宽度和形状。
s(t)。该信号经过信道后，接收到的信号r(t)经过模/
数变换，去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性，
再经过串/ 并变换和 DFT 或FFT 后，恢复出 OFDM 的
调制信号，再经过并/串变换后还原出输入的符号。
图2-70 OFDM系统的实现框 图
图2-71 保护间隔的插入过 程
由式（2-120）可得OFDM信号的功率谱密度为
S n,k e
k 0
N 1
j2ik / N
(2-124)
从该式可以看出，它是一个严格的离散反傅立叶 变换（IDFT）的表达式。IDFT可以采用快速反傅立叶 变换(IFFT)来实现。
发送信号 s(t)经过信道传输后， 到达接收端的
信号用r(t)表示， 其采样后的信号为rn(t)。 只要信道