正交频分复用

峰值平均功率
由于OFDM信号在时域上为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好都以峰值出现并将相加时，OFDM信号 也产生最大峰值，该峰值功率是平均功率的N倍。这样，为了不失真地传输这些高峰均值比的OFDM信号，对发送 端和接收端的功率放大器和A/D变换器的线性度要求较高，且发送效率较低。解决方法一般有下述三种途径：
同步技术
与其它数字通信系统一样，OFDM系统需要可靠的同步技术，包括定时同步、频率同步和相位同步，其中频率 同步对系统的影响最大。移动无线信道存在时变性，在传输过程中会出现无线信号的频率偏移，这会使OFDM系统 子载波间的正交性遭到破坏，使子信道间的信号相互干扰，因此频率同步是OFDM系统的一个重要问题。
应用
数字声广播工程
欧洲的数字声广播工程（DAB）－DABEUREKA147计划已成功的使用了OFDM技术。为了克服多个基站可能产生 的重声现象，人们在OFDM的信号前增加了一定的保护时隙，有效的解决了基站间的同频干扰，实现了单频广播， 大大减少了整个广播占用的频带宽度。
HFC
HFC(Hybrid Fiber Cable）是一种光纤/同轴混合。近来，OFDM被应用到有线电视中，在干线上采用光纤传 输，而用户分配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 大了有线电视的使用范围。
⑴可有效对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输；
⑵通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力；
⑶各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶反变换IDFT和离散傅利叶变换DFT实现；
⑷OFDM较易与其它多种接入方式结合，构成MC-CDMA和OFDM-TDMA等。
发展
OFDM的概念于20世纪50—60年底提出，1970年OFDM的专利被发表，其基本思想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。OFDM早期的应用有AN/GSC_10高频可变速率数传 调制解调器等。早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的，系统复 杂且昂贵。1972年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和调解功能的建议， 简化了振荡器阵列以及相关接收机本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化方案做了理论上的准备。
比较
与其他无线传播比较不同的无线载波调制方式有不同的特性。这些特性决定了在不同距离上传输不同数据量 的能力。以下提及的载波调制方式已被运用到各种无线技术中，正交频分复用与他们相比的区别分别为：
一固定频率
在一个特定的频段范围（通常非常窄）内传播信号的方式。通过此方式传输的信号通常要求高功率的信号发 射器并且获得使用许可。如果遇到较强的干扰，信道内或者附近的固定频率发射器将受到影响。对于许可证的要 求就是为了减少相邻的系统在使用相同的信道时产生的干扰。
⑶由于OFDM信号是由多个调制后的子载波信号的线性叠加，因此可能会造成比平均信号准位高的瞬间尖峰信 号，进而产生高峰值对均值功率比效应。
⑷phase offset传送升频及接收端降频载波的频率不同步，会造成carrier frequency offset。传送及接 收端的相对运动所产生的doppler shift也会产生CFO。
⑴信号失真技术采用峰值修剪技术和峰值窗口去除技术，使峰值振幅值简单地非线性去除；
⑵采用编码方法将峰值功率控制和信道编码结合起来，选用合适的编码和解码方法，以避免出现较大的峰值 信号；
⑶扰码技术采用扰码技术，对所产生OFDM信号的相位重新设置，使互相关性为0，这样可以减少OFDM的PAPR。 这里所采用的典型方法为PTS和SLM。
OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字 用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线 局域（WLAN）等。
原理
OFDM系统构造在向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。具体如图《OFDM的基带传输系统》 所示。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系统的一个主要优点是正交的子载波可以利 用快速傅利叶变换（FFT/IFFT）实现调制和解调。对于N点的IFFT运算，需要实施N2次复数乘法，而采用常见的 基于2的IFFT算法，其复数乘法仅为（N/2)log2N，可显著降低运算复杂度。
优点
采用正交频分复用可以提高电力线络传输质量，它是一种多载波调制技术。传输质量的不稳定意味着电力线 络不能保证如语音和视频流这样的实时应用程序的传输质量。然而，对于传输突发性的Internet数据流它却是个 理想的络。即便是在配电受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且适当的纠错 技术可以确保可靠的数据传输。OFDM的主要技术特点如下：
由于技术的可实现性，在二十世纪90年代，OFDM广泛用干各种数字传输和通信中，如移动无线FM信道，高比 特率数字用户线系统（HDSL），不对称数字用户线系统（ADSL)，甚高比特率数字用户线系统HDSI〕，数字音频 广播（DAB）系统，数字视频广播（DVB）和HDTV地面传播系统。1999年，IEEE802.lla通过了一个SGHz的无线局 域标准，其中OFDM调制技术被采用为物理层标准，使得传输速率可以达54MbPs。
80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点。例如，在有线信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完 成的OFDM调整技术，试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的线MODEM.
进入90年代，OFDM的应用又涉及到了利用移动调频和单边带（SSB）信道进行高速数据通信，陆地移动通信， 高速数字用户环路（HDSL），非对称数字用户环路（ADSL）及高清晰度数字电视（HDTV）和陆地广播等各种通信 系一样，会造成取样点的误差，会造成幅度失真，相位飘移（phase shift),ICI等影响。
⑵传送接收端的相对运动的多普勒效应也会造成相位carrier phase offset，在产生高频载波时由于都会 有起始相位，所以很难用人为因素使传送端高频载波和接收端载波完全同步。
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到数十微秒，这会带来码间干扰， 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、 信道编码技术结合，可以有效的对抗码间干扰，这已成为移动通信环境中抗衰落技术的研究方向。
技术
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正交频分复用
多载波调制的种类
01 原理
03 发展
目录
02 优点 04 应用
05 技术
07 比较
目录
06 问题
正交频分复用，英文原称Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM，实际上是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。
二跳频扩频
使用被发射器和接收器都知晓的伪随机序列，在很多频率信道内快速跳变以发射无线电信号。FHSS有较强的 抗干扰能力，一旦信号在某信道中受阻，它将迅速再下一跳中重新发送信号。
三直接序列扩频
在设备的特定的发射频率内以广播形式发射信号。用户数据在空间传送之前，先附加“扩频码”，实现扩频 传输。接收器在解调制的过程中将干扰剔除。在去除扩频码、提取有效信号时，噪声信号同时剔除。