OFDM基本原理(详细全面)
正交频分复用的基本原理
正交频分复用的基本原理正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是一种常用的数字通信技术，能够将多个高速数据流同时传输，从而提高通信系统的带宽效率和频谱利用率。
OFDM的基本原理是将高速传输的数据流分解成多个子载波，每个子载波之间相互正交，然后将所有子载波进行叠加，形成一个宽带载波，在接收端再将各个子载波分离出来，还原数据流。
OFDM的基本原理包括以下步骤：第一步：将高速数据流拆分成多个子载波在OFDM中，信号被分解成多个独立、相互正交、独立调制的子载波，每个子载波都承载一部分信息。
子载波的数量与信号的带宽有关，可以选取不同的子载波数量和带宽来适应不同的信道和传输质量要求。
第二步：对各个子载波进行调制和编码每个子载波分别进行调制和编码，以便传送数据。
OFDM采用与单载波模式类似的调制方法，具有很强的抗干扰能力、频率选择性衰落的容忍能力和高速传输的能力。
第三步：将各个子载波相互正交叠加在OFDM中，各个子载波相互正交，这意味着它们不会干扰彼此，可以在同一带宽内同时传输多个数据流。
当各个子载波相互叠加时，宽带载波形成，并被发送到接收端。
第四步：利用FFT技术将各个子载波分离接收端通过利用FFT技术将宽带载波进行变换，可以将各个子载波分离出来，并还原出之前发送的各个数据流。
这一步骤涉及到对接收信号进行频谱分析和信号处理，需要高速数据处理技术的支持。
总的来说，OFDM利用各个子载波之间正交的特点实现数据的同时传输，从而提高带宽效率和频谱利用率，是一种高效的数字通信方式。
其在无线通信、数字电视、移动通信以及宽带接入等领域都有广泛的应用。
ofdm调制的基本原理及特点
ofdm调制的基本原理及特点OFDM调制的基本原理及特点OFDM调制的基本原理•OFDM是正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的缩写，其基本原理是将高速数据流分成多个较低速的子流，并将每个子流分配到不重叠的频率带上进行传输。
•OFDM采用了多个正交的子载波进行数据传输，利用正交性降低了子载波单位之间的干扰，提高了数据传输的可靠性和抗干扰性能。
•OFDM通过将高速数据流分成多个较低速的子流进行并行传输，提高了整体的传输速率。
OFDM调制的特点1.高效的频谱利用：OFDM将频谱划分成多个较窄的子载波，每个子载波的传输速率较低，但减少了子载波之间的干扰，从而使整体的频谱利用率更高。
2.抗多径干扰能力强：由于OFDM技术采用多个正交的子载波进行数据传输，能够有效抵抗多径传播引起的码间干扰，提高了信号的传输质量。
3.抗频选择性衰落能力强：OFDM可以通过改变子载波的功率分配，从而抵消频率选择性衰落引起的信号失真，提高信号的可靠性。
4.低复杂度的信号处理：OFDM采用快速傅里叶变换（FFT）技术进行调制和解调，简化了信号处理的复杂度，降低了硬件的要求。
5.高容量传输：由于采用了多子载波传输，OFDM能够支持更多用户同时进行数据传输，提高了系统的容量。
6.适应多种信道环境：OFDM适应性强，可以根据具体的信道环境动态调整子载波数量和功率分配，提升了系统的适应性和灵活性。
以上是OFDM调制的基本原理及特点的简要介绍。
OFDM技术的广泛应用使得无线通信更加高效、稳定和可靠。
当然，接下来我们将继续介绍OFDM调制的更多特点：7.支持高速数据传输：由于将高速数据流分成多个较低速的子流进行并行传输，并且利用多个子载波传输，OFDM能够支持更高的传输速率。
8.抗干扰性强：OFDM采用多个正交的子载波进行数据传输，同时利用循环前缀技术来消除传输时延引起的码间干扰，具备较强的抗干扰性能。
OFDM基本原理(详细全面)
峰均比降低技术
峰均比定义
峰均比（PAPR）是指OFDM信号的最大振 幅与平均振幅之比。高PAPR会导致信号的 功率放大器出现失真，从而引起频谱扩展 和带内干扰。因此，降低PAPR对于提高 OFDM系统的性能至关重要。
VS
峰均比降低技术
为了降低PAPR，可以采用多种技术，如限 幅滤波、编码、概率密度函数变换等。其 中，限幅滤波是一种简单有效的方法，它 通过限制信号的最大振幅来降低PAPR。然 而，限幅滤波会引入带外干扰和带内失真， 因此在实际应用中需要权衡各种因素。
物联网与智能家居
OFDM技术有望在物联网和智能家居领域得到广泛应用，支持各种 低功耗、低速率的无线通信需求。
频谱共享与认知无线电
通过频谱共享和认知无线电技术，OFDM系统可以更好地利用频谱 资源，提高频谱利用率和系统容量。
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04 OFDM系统性能分析
频域均衡性能分析
频域均衡原理
频域均衡通过在频域上对信号进行预处理，补偿信道对信号 造成的畸变，从而减小信号的误码率。
频域均衡性能影响因素
频域均衡的性能受到信道特性、均衡器设计参数以及信号质 量等因素的影响。
误码率性能分析
误码率定义
误码率是衡量数据传输系统性能的重 要指标，表示接收端错误解码的比特 数与总比特数的比值。
多径干扰抑制
多径干扰
在无线通信中，多径效应会导致信号的传播路径变长，从而引起信号的延迟和衰减。这种延迟和衰减 会导致OFDM子载波之间的正交性被破坏，从而引起多径干扰。为了抑制多径干扰，可以采用频域均 衡技术，对接收到的信号进行滤波处理，以减小多径效应的影响。
信道估计与均衡
信道估计技术用于获取信道的冲激响应，而频域均衡技术则通过调整接收信号的权重，使得信道的畸 变最小化。在实际应用中，通常会采用基于导频的信道估计方法，并在频域中进行均衡处理。
OFDM原理介绍
OFDM原理介绍OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波调制技术，其原理是将数据流分为多个低速子信道，并将这些子信道通过正交子载波进行并行传输，从而提高了信道利用率和抗多路径干扰能力。
传统的单载波调制技术（SC-FDM）将整个带宽分为一个个窄带子信道进行传输，这样可以减小多路径干扰的影响，但是在高速传输时会产生频谱效率低、复杂度高的问题。
OFDM通过将一个宽频带信号分割为多个窄频带信号进行传输，实现了高频谱利用率和高传输速率。
OFDM系统的原理如下：1.带宽划分：将整个带宽划分为多个子信道，每个子信道的带宽相对较窄。
每个子信道的带宽可以根据传输条件和需求来调整。
2.IFFT转换：在发送端，将每个子信道的调制符号通过傅里叶反变换（IFFT）转换为时域信号。
IFFT将频域信号转换为时域信号，使得各个子载波之间形成正交关系。
3.并行传输：经过IFFT转换后的信号进行并行传输，即将各个子载波的时域信号叠加起来，形成OFDM符号。
4. 加入保护间隔：由于时域信号叠加可能导致符号之间的重叠，为了避免相邻符号之间的干扰，OFDM系统在每个OFDM符号之间添加了保护间隔（guard interval）。
保护间隔是一段无信号的时间或频率间隔，用于消除多径效应引起的符号间干扰。
5.加入循环前缀：在OFDM符号的开头加入一段与OFDM符号末尾相同的循环前缀，循环前缀可以在接收端用来消除多径效应引起的符号间干扰。
6.接收端处理：接收端先去除保护间隔，然后进行傅里叶变换（FFT）将时域信号转换为频域信号，在频域信号中提取出各个子信道的调制符号。
OFDM技术具有以下几个优点：1.抗多路径干扰：OFDM通过循环前缀和保护间隔的设计，可以有效抵消多径传输引起的符号间干扰，提高系统的抗多路径干扰能力。
2.高频谱利用率：OFDM将频谱划分为多个子信道进行传输，可以更有效地利用带宽资源，提高频谱利用率。
OFDM技术原理及关键技术介绍
OFDM技术原理及关键技术介绍OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 技术是一种常用于无线通信系统中的多载波调制技术。
它使用多个频率分离的正交子载波来传输数据，因此能够提供高速、高带宽的数据传输。
本文将介绍OFDM技术的原理以及一些关键技术。
1.子载波生成：OFDM系统将频谱分成多个频带，每个频带由一个正交子载波组成。
这些子载波在频域上是正交的，这意味着在相邻的子载波之间没有相互干扰。
2.符号映射：在每个子载波上分配一个符号，通常使用调制技术（如相移键控或正交振幅调制）将原始数据映射到每个符号上。
根据数据的可靠性要求，可以选择不同的调制方式。
3.并行传输：所有子载波上的符号同时传输，从而提高了数据传输的速率。
这种并行传输的形式将高速数据流降低到多个低速数据流。
4.保护间隔：为了抵抗多径传播引起的码间干扰，OFDM系统引入了保护间隔。
保护间隔是在子载波之间插入一些零值样点，用于消除码间干扰。
5.并串转换：将所有子载波的符号串行转换为一个连续的复杂数据流，以便在传输媒介上进行传输。
6.接收端处理：接收端对收到的数据进行反向处理，包括串并转换、解调和符号解映射。
最后，通过解调的数据经过去保护间隔处理，得到原始数据。
1.多径传播抑制：在无线通信中，多径传播是一个常见的问题，它会导致码间干扰。
为了抑制多径信号，OFDM系统采用了保护间隔技术。
保护间隔的作用是在相邻子载波之间插入一些零值样点，以减小码间干扰的影响。
2.信道估计和均衡：OFDM系统需要准确地估计信道响应，以便进行均衡处理。
在接收端，需要使用已知的信号进行信道估计，从而提高信号的解调性能。
3.载波同步：OFDM系统中，接收端需要将接收到的复杂数据流转换为并行的子载波，并进行解调。
为了实现这个过程，接收端需要对接收到的数据进行载波同步，以确保每个子载波的频率和相位保持一致。
4. Peak-to-Average Power Ratio（PAPR）控制：OFDM信号在传输中可能产生高峰值功率，这会导致信号的非线性失真。
OFDM技术的基本原理
OFDM技术的基本原理OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种用于无线通信系统的多载波调制技术，通过将数据流分为多个低速子载波进行传输，以提高系统的数据传输速率和频谱效率。
下面将详细介绍OFDM技术的基本原理。
1.子载波划分：OFDM将原始数据流划分为多个低速子载波，每个子载波的传输速率相对较低，且互相正交。
这些子载波具有频谱重叠，且在中心频率上相互正交。
划分的子载波数量通常是2的幂次方，比如64、128、256等。
2.调制：在OFDM系统中，每个子载波可以使用不同的调制格式，如BPSK、QPSK、16QAM等。
通过将数据流分配到不同的子载波并采用不同的调制方式，OFDM系统能够实现不同速率的数据传输。
3.帧结构：OFDM系统中的每个符号周期被划分为多个时隙，每个时隙包含一个导频子载波和一定数量的数据子载波，导频子载波用于信道估计和符号同步，而数据子载波用于实际数据传输。
4.并行传输：OFDM技术将数据流并行传输到多个子载波上，可以同时传输多个数据流，从而提高了系统的传输速率和频谱效率。
这样，OFDM系统能够更好地适应高速数据传输的需求。
5.频率均衡：OFDM系统中的传输信道往往会引起子载波之间的干扰。
为了克服这种干扰，OFDM系统采用了频域均衡技术，通过估计信道响应并使用均衡算法对信号进行均衡处理，以提高系统的抗干扰能力和传输质量。
6.多径衰落处理：在无线信道环境中，多径传播会导致信号的时延扩展和频率选择性衰落。
OFDM技术使用循环前缀技术来处理多径效应，即在每个OFDM符号的开头插入一段与符号结尾相同的循环前缀，通过在时域上的平移实现抵消多径效应。
7.频谱效率：由于OFDM系统中采用了多个低速子载波进行并行传输，每个子载波的传输速率相对较低，因此每个子载波所需要的保护间隔较小，从而提高了频谱效率。
此外，通过动态分配子载波，OFDM系统可以更好地适应信道条件的变化，进一步提高了频谱效率。
OFDM的基本原理QAM
OFDM的基本原理QAMOFDM，全名为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是一种用于无线通信和广播系统的调制技术。
它将高速数据流分为多个较低速的子流，每个子流都通过不同的频率进行传输，这样可以在有限的频谱带宽内传输更多的数据。
1.小载波频分复用：OFDM系统使用多个小载波进行数据传输。
这些小载波之间的频率是互相正交的，即彼此之间没有相互干扰。
每个小载波都可以携带不同的数据，因此可以利用整个频谱带宽进行并行传输。
2.数据编码：在传输前，数据需要进行编码。
OFDM使用正交振幅调制（QAM）来编码数据。
QAM是一种将数字信号映射到信号空间中的调制技术，其中通过调整幅度和相位来表示不同的数据。
OFDM中使用的QAM 调制可以迅速地在复杂信道中进行解调，因此可以减少传输错误。
3.每个子载波的传输：OFDM将高速数据流分成多个较低速的子流，并将每个子流分配到不同的小载波上进行传输。
这些小载波之间的频率是互相正交的，所以它们可以同时传输，而不会相互干扰。
每个子流的传输速率较低，减少了传输错误的可能性。
4.多径传输的抵消：在无线信道中，信号在传播过程中会经历多径传输，即信号会经过多个路径到达接收端。
这会导致信号的多普勒频移和多径干扰。
OFDM通过发送符号间有重叠的子载波，可以实现传输路径延迟间隔的确定，从而避免干扰。
5.频率和时间的选择性衰落补偿：OFDM技术能够通过频率选择性衰落补偿和时间选择性衰落补偿来对信号进行处理，以减少信号衰落带来的传输错误。
频率选择性衰落补偿通过对每个子载波进行独立的等化和错误修正来实现。
时间选择性衰落补偿则通过发送预先加载的循环前缀来实现，以提供时间补偿和保持信号的连续性。
6.高效利用频带：由于OFDM可以将整个频谱带宽有效分割成多个小载波进行传输，因此可以在有限的频带宽度内发送更多的数据。
这使得OFDM成为高速数据传输和宽带通信的理想选择。
ofdm基本原理
ofdm基本原理OFDM基本原理。
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波调制技术，它在无线通信系统中得到了广泛的应用。
它的基本原理是将高速数据流分成多个低速数据流，然后分别通过不同的载波进行传输。
在接收端，将这些低速数据流重新合并成高速数据流。
OFDM技术在抗多径衰落、抗频率选择性衰落、抗窄带干扰等方面具有很强的优势，因此被广泛应用于4G、5G等无线通信系统中。
OFDM技术的基本原理包括以下几个方面：1. 子载波间正交性。
在OFDM系统中，将高速数据流分成多个低速数据流后，每个低速数据流都分配给一个子载波进行传输。
为了避免不同子载波之间的干扰，要求这些子载波之间是正交的。
这意味着它们的频率间隔必须是整数倍的倒数，以确保它们在频域上不会相互干扰。
2. 载波间隔选择。
在OFDM系统中，选择合适的载波间隔对于系统性能至关重要。
合适的载波间隔可以有效地降低子载波之间的干扰，提高系统的容量和鲁棒性。
一般来说，载波间隔越大，系统的容量越大，但同时也会增加系统的复杂度。
3. 多径衰落的处理。
在无线通信系统中，由于信号在传播过程中会受到多径传播的影响，导致接收端收到的信号存在时延扩展和频率选择性衰落。
OFDM技术通过将高速数据流分成多个低速数据流并分别传输，可以有效地抵抗多径衰落的影响，提高系统的抗干扰能力。
4. 频谱利用效率高。
由于OFDM技术将高速数据流分成多个低速数据流并分别传输，因此可以充分利用频谱资源，提高系统的频谱利用效率。
这对于无线通信系统来说是非常重要的，特别是在频谱资源紧张的情况下。
5. 抗干扰能力强。
由于OFDM技术将高速数据流分成多个低速数据流并分别传输，因此可以在一定程度上抵抗窄带干扰。
这对于提高系统的抗干扰能力具有重要意义。
综上所述，OFDM技术通过将高速数据流分成多个低速数据流并分别传输，利用子载波间的正交性和合适的载波间隔，有效地处理多径衰落，提高频谱利用效率和抗干扰能力，因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。
OFDM原理解读
OFDM原理解读OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波技术，用于将高速数据信号分成多个低速子载波来传输。
它被广泛应用于无线通信领域，例如Wi-Fi和4G LTE等。
OFDM的原理是利用正交子载波，将高速数据信号分解成一系列低速子载波。
每个子载波都相互正交，使得在频域上避免了子载波之间的干扰。
同时，OFDM还采用了循环前缀技术，用于抵消多径传播引起的信号间干扰。
OFDM系统的工作原理如下：1.数据编码：将要传输的数据进行编码，以确保传输的可靠性和安全性。
编码技术可以包括纠错码、调制方式等。
2.子载波分配：将编码后的数据分配到一系列不重叠的子载波上。
这些子载波之间相互正交，即在一个子载波上发送数据时，其他子载波上不会有信号传输。
3. IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）：将子载波从频域转换为时域。
FFT和IFFT是OFDM技术中最关键的运算，用于将时域和频域之间进行转换。
4.循环前缀添加：由于OFDM信号在传输过程中会受到多径传播引起的符号间干扰，因此在每个OFDM符号之前都要添加一个循环前缀。
循环前缀是由OFDM符号的一部分数据复制产生的，用于抵消干扰。
5.并行传输：将添加了循环前缀的OFDM符号并行传输到接收端。
由于每个子载波之间相互正交，因此不会有干扰发生。
6. FFT（Fast Fourier Transform）：接收端使用FFT将接收到的OFDM符号从时域转换为频域。
这样就可以将不同子载波上的数据分开，并进行解调和解码。
7.解码和恢复：对接收到的数据进行解码和恢复，以得到原始数据。
OFDM的优势包括：1.高频谱效率：由于OFDM将高速数据信号分成多个低速子载波进行传输，因此每个子载波的传输速率较低。
这降低了传输过程中的码间干扰和符号间干扰，提高了频谱效率。
2.抗多径干扰：OFDM系统使用循环前缀技术，可以抵消多径传播引起的信号间干扰。
OFDM的基本原理及关键技术
OFDM的基本原理及关键技术OFDM的基本原理及关键技术 1 OFDM的基本原理2 OFDM的模型结构和各部分原理2.1 OFDM结构框图2.2 星座映射2.3 串并转换以及FFT2.4 插入保护间隔2.5 OFDM的解调OFDM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。
1 OFDM的基本原理OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。
在对每个载波完成调制以后，为了增加数据的吞吐量、提高数据传输的速度，它又采用了一种叫作HomePlug的处理技术，来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并处理，把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。
另外OFDM之所以备受关注，其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换(IDFT/DFT)代替多载波调制和解调。
OFDM的基本原理是将高速信息数据编码后分配到并行的N个相互正交的载波上，每个载波上的调制速率很低(1/N)，调制符号的持续间隔远大于信道的时间扩散，从而能够在具有较大失真和突发性脉冲干扰环境下对传输的数字信号提供有效地保护。
ofdm调制的基本原理
OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，被广泛用于无线通信和宽带通信系统中。
其基本原理如下：
1. 将宽带信号分成多个窄带子载波：OFDM将宽带信号分成多个窄带子载波，每个子载波之间相互正交，并且它们的频谱互不重叠。
这样可以将高速数据信号拆分为多个低速子信号，每个子信号在频率上独立传输。
2. 并行传输和频谱效率：OFDM通过同时在多个子载波上并行传输不同的数据符号，大大提高了频谱利用效率。
不同子载波的数据可以通过快速傅里叶变换（FFT）等技术进行并行调制和解调。
3. 前导和保护间隔：为了克服多径信道引起的符号间干扰（ISI）和频率选择性衰落，OFDM 插入了循环前缀（CP）或保护间隔。
循环前缀是从OFDM符号的尾部截取一段时间，并将其叠加到符号的头部，使得符号之间的间隔变得保护。
这种设计可以抵消多径信道引起的符号间干扰，并简化了接收端的等时对齐操作。
4. 频域均衡：OFDM系统中的接收端通常会进行频域均衡操作来克服频率选择性衰落引起的干扰。
通过对每个子载波的幅度和相位进行补偿，可以抵消信道引起的衰落，从而恢复原始数据。
总结起来，OFDM通过将宽带信号分成多个窄带子载波并实现并行传输和频域均衡，提高了频谱利用效率并克服了多径信道引起的干扰和衰落问题。
这使得OFDM成为高速、高效的无线通信调制技术。
OFDM原理和基带信号模型
OFDM原理和基带信号模型正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）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，并在不同的频率上传输，以提高传输效率。
OFDM被广泛应用于现代数字通信系统中，如Wi-Fi、LTE、5G等。
下面将详细介绍OFDM的原理和基带信号模型。
OFDM的原理：OFDM的原理是将输入的数字信号分成多个低速子信道，每个子信道负责传输其中的一部分数据。
首先，将输入信号进行并行转换，将其分成多个并行的数据流。
然后，每个数据流被调制到独立频带的子载波上。
OFDM通过在不同的子载波间保持正交性，可以去除子载波之间的干扰。
最后，将所有子载波的信号叠加在一起形成OFDM信号，并进行发送。
OFDM的基带信号模型：OFDM的基带信号模型可以分为两个步骤：调制和串行到并行转换。
下面对每个步骤进行详细介绍。
调制：在OFDM中，通常使用正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）来调制数据。
对于每个子载波，使用QAM将待传输的数据映射到复数调制符号，复数调制符号将信号的幅度和相位进行调整，以便正确地传输和解调数据。
通常，更高阶的QAM可以传输更多的数据，但对信号质量和干扰更敏感。
串行到并行转换：调制后的数据通常是串行的，为了能够同时传输多个子载波，需要将数据转换为并行形式。
这一步骤称为串行到并行转换。
将串行数据分成多个并行数据流，每个并行数据流对应一个子载波。
并行数据流的数量等于子载波的数量。
这里使用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）进行变换，FFT将时域信号转换为频域信号，将串行数据流转换为并行数据流。
通过调制和串行到并行转换，OFDM将输入信号映射到不同的子载波上，并将其转换为并行信号流。
这样，不同的子载波可以独立地传输数据，提高了频谱效率和抗干扰性能。
OFDM基本原理
OFDM基本原理OFDM（正交分频多址）是一种多载波调制技术，常用于无线通信和数字广播领域。
它能够将高速数据流分成多个低速子流，并将这些子流调制到正交的子载波上发送，从而实现高效的数据传输和频谱利用。
OFDM的基本原理如下：1.频率分割：将高速数据流划分为多个低速子流。
这个过程可以通过将数据流分成不同的频率带来实现。
频率分割可以基于多路复用技术，使多个子流同时在不同的频带上传输。
2.子载波生成：OFDM使用正交的子载波传输数据。
在频率分割后，将每个频带进一步划分为多个正交的子载波，每个子载波的频带宽度较窄。
子载波之间的间隔是两个子载波的频域上正交，也就是说，其相互之间没有干扰。
3.符号调制：每个子载波都可以使用不同的调制方案，如PSK、QAM 等。
调制方案的选择取决于每个子载波的信噪比和传输速率需求。
每个子载波上传输的信息可以被认为是一个符号。
4.并行传输：不同的子载波可以并行传输，这意味着它们可以同时传输数据，而不会相互干扰。
这是因为OFDM中的子载波是正交的。
并行传输通过并行处理技术实现，可以显著提高数据传输率。
5.频谱利用：OFDM的一个主要优势是其高效的频谱利用。
由于子载波之间的正交性，它们可以更紧密地分布在信道中并占用更窄的频率带宽。
这种突发的频谱利用使得OFDM在无线通信环境中更具竞争力。
6.多径传播抗性：OFDM对多径传播（指信号通过不同路径到达接收器）有很好的抗性。
它能够通过改变不同子载波的相位和幅度，有效地抵消多径信号引起的码间干扰，提高信号的抗干扰性能。
总结起来，OFDM基于频率分割和子载波的正交性，将高速数据流划分为低速子流，并将这些子流调制到正交的子载波上进行并行传输。
OFDM通过并行处理和高频谱利用率实现了高效的数据传输和频谱利用，并具有对多径传播抗性的优势。
它被广泛应用于现代无线通信和数字广播系统中。
ofdm调制的基本原理
ofdm调制的基本原理OFDM（正交频分复用）调制是一种多载波调制技术，它的基本原理是将高速数据流分成多个较低速的子流，每个子流使用不同的正交载波进行调制。
OFDM调制广泛应用于现代无线通信系统中，如Wi-Fi、4G和5G网络。
OFDM调制的基本原理是通过将高速数据流分成多个较低速的子流，并使用正交载波进行调制，以提高系统的容量和抗干扰性能。
正交载波是一组频率之间相互正交的载波信号，其频谱特性使得它们在接收端可以被准确地分离。
在OFDM系统中，高速数据流首先被分成多个较低速的子流，每个子流都对应一个正交载波。
这些子流经过调制后，通过并行传输的方式发送到接收端。
在发送端，每个子流被调制成一个独立的正弦波信号，然后所有的正弦波信号在频域上叠加成为一个复合的OFDM信号。
在接收端，接收到的OFDM信号首先经过频域上的反变换，将其转换回时域信号。
然后，时域上的信号被解调，将其分成多个子流。
每个子流经过解调后，恢复为原始的低速数据流。
最后，这些低速数据流被合并成一个高速数据流，以恢复原始的信息。
OFDM调制具有许多优点。
首先，由于将高速数据流分成多个较低速的子流，每个子流的速率相对较低，因此可以减小传输过程中的失真和干扰。
其次，正交载波可以在频域上相互正交，这意味着它们在接收端可以被准确地分离，从而提高了系统的抗干扰性能。
此外，OFDM调制还可以灵活地适应不同的信道条件，通过动态调整子载波的数量和分配方式，以提高系统的容量和覆盖范围。
然而，OFDM调制也存在一些挑战。
首先，由于需要使用多个正交载波，使得系统的复杂度增加，对硬件要求较高。
其次，由于子载波之间的正交性要求非常严格，对于频率偏移、多径干扰等信道问题比较敏感。
此外，由于OFDM调制使用了较宽的频带，使得系统对频率选择性衰落比较敏感。
OFDM调制是一种多载波调制技术，通过将高速数据流分成多个较低速的子流，并使用正交载波进行调制，以提高系统的容量和抗干扰性能。
OFDM的基本原理
OFDM的基本原理正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是一种用于无线通信的调制技术，它将数据流分成多个低速数据流，每个子流通过一个不同的正交子载波进行传输。
OFDM技术可以将高速数据流分成多个低速子载波进行传输，从而提高了系统的频谱效率和抗衰落性能。
1.将数据流分成多个低速子载波：OFDM将高速数据流分成多个低速子载波进行传输。
每个子载波的宽度远小于信道的相干带宽，因此可以采用低复杂度和低功耗的调制技术进行传输。
2.子载波之间正交：每个子载波的频谱宽度不重叠，并且它们之间正交（即相互垂直）。
这种正交关系可以使得子载波之间相互独立，减少了干扰。
3.增加保护间隔：为了防止子载波之间由于码间干扰引起的干扰，OFDM在每个子载波前后增加了保护间隔。
保护间隔的作用是避免子载波之间的干扰和多径效应带来的碰撞。
4.多径信道的抗干扰性：OFDM技术具有很好的抗多径干扰性能，因为每个子载波被设计成它们之间的符号传输时间迟延相互正交。
这使得OFDM系统能够充分利用频率选择性衰落信道中的频谱资源，减少了多普勒扩展和多址干扰。
5.调制和解调过程：OFDM采用复杂度较低的调制技术，例如正交调幅调制（QAM）或相位偏移键控（PSK）等。
OFDM解调器将接收到的信号划分为一系列不同的子载波，并对每个子载波进行正交解调。
然后，对所有子载波的解调结果进行合并，以重构原始的高速数据流。
6.误码率（BER）性能：OFDM技术通过使用前向纠错编码和自适应调制等技术来改善误码率性能。
这些技术可以在信道质量差的情况下保证高速数据传输的可靠性。
OFDM技术因其频谱效率高、抗多径衰落性能好和频谱资源可利用性高等优点，在无线通信中得到了广泛的应用。
例如，OFDM被应用于WLAN （无线局域网）、WiMAX（全球互操作性无线访问）和LTE（长期演进）等无线通信标准中。
OFDM系统基本原理及技术
OFDM系统基本原理及技术OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统是一种常用的多载波调制技术，用于把高速数据流分割成多个低速子流进行并行传输。
本文将详细介绍OFDM系统的基本原理和技术。
一、基本原理1.子载波的正交性：OFDM通过将频谱分成多个相互正交的子载波来传输数据。
这些子载波在不同的频率上进行传输，彼此之间不会干扰。
在接收端，通过使用正交频分复用器对不同的子载波进行解调，可以将它们恢复成原始的数据。
2.前导序列：OFDM系统在传输数据之前，在每个子载波上插入了一组已知的前导序列作为标志。
接收端使用这些前导序列来估计信道的频率响应，并进行相应的补偿，以减少信道引起的失真。
3.低复杂度的等化：OFDM系统采用频域均衡来抑制多径效应带来的干扰。
接收端使用快速傅里叶变换（FFT）对接收到的信号进行频谱分析，并对每个子载波进行均衡。
由于各个子载波是正交的，可以并行地进行等化，大大降低了计算复杂度。
二、技术实现1.子载波设计：OFDM系统通过将频谱分成多个子载波来传输数据。
每个子载波的带宽与信道的传输带宽有关。
在系统设计中，需要确定每个子载波的带宽和数量，以及子载波之间的频率间隔等参数。
一般情况下，子载波的带宽相等，频率间隔正好等于子载波的带宽。
2.保护间隔插入：OFDM信号的传输受到多径效应的影响，因此在相邻OFDM符号之间插入一定的保护间隔是必要的。
保护间隔的长度需要根据信道延迟扩展的程度来确定。
3.调制方式：OFDM系统可以采用不同的调制方式，如二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控（QPSK）、八进制相移键控（8PSK）等。
调制方式的选择需要综合考虑系统的传输速率、误码率和功率效率等因素。
4.信道估计和均衡：OFDM系统需要对信道进行估计，并进行补偿以消除信道引起的失真。
常用的信道估计算法包括最小均方误差（MMSE）估计和最大似然估计（ML）等。
OFDM知识点总结
OFDM知识点总结一、基本原理1. OFDM的基本原理OFDM技术将高速数据流通过将其分成多个低速数据流并利用多个子载波进行传输，这样可以减少每个子载波的速率，从而降低了单个子载波的频谱需求，提高了信道利用效率。
同时，因为每个子载波可以根据其波特征进行正交分割，所以在传输过程中不会相互干扰，这样就提高了系统的抗干扰能力。
2. 窄带OFDM与宽带OFDM窄带OFDM是指在每个子载波上传输的数据率较低，因此其带宽也比较窄。
而宽带OFDM则是通过增加子载波数量来提高系统的传输速率，从而增加了系统的带宽。
3. FFT（快速傅里叶变换）在OFDM系统中，需要使用FFT算法将时域信号转换为频域信号，以便进行多载波调制。
通过FFT算法可以将高速数据流分成多个低速数据流，并且对每个子载波进行调制。
二、多径效应1. 多径传输通道在无线通信中，信号在传输过程中会经历多个路径传输，这些路径长度不同，导致信号在接收端出现时延、频率偏移等问题，称为多径效应。
在OFDM系统中，多径效应会导致频谱展宽、码间干扰等问题，影响系统的性能。
2. 多径信道估计为了解决多径效应对系统性能的影响，OFDM系统需要进行多径信道估计，即根据接收到的信号来估计在不同路径上的时延、幅度和相位等参数，从而对接收到的信号进行补偿。
三、资源分配1. 频率资源分配在宽带通信系统中，频谱资源是非常宝贵的，因此需要合理分配给不同用户或者应用。
在OFDM系统中，可以采用动态频谱分配的方式，根据用户的需求和系统的负荷情况来动态分配子载波的频谱资源。
2. 功率资源分配除了频率资源外，功率资源也需要进行合理的分配。
在OFDM系统中，可以通过改变子载波的功率来调整系统的传输功率分布，从而实现对系统性能的优化。
四、调制方案1. 常用调制方案OFDM系统中常用的调制方案包括BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等。
在选择调制方案时，需要考虑系统的传输速率、信噪比、功耗等因素。
OFDM技术原理及关键技术介绍
OFDM技术原理及关键技术介绍一、原理介绍1、OFDM的基本原理介绍在数字通信系统中，我们通常采用的通信系统是单载波传输系统模型，如图1所示。
图1. 单载波传输示意图图中g(t)是匹配滤波器(对于给定的码元波形，使得输出信噪比最大的线性滤波器)，这种系统在传输速率不是很高的情况下，因时延产生的码间干扰不是特别严重，可以通过均衡技术消除这种干扰。
所谓码间干扰（intersymbol interference，ISI）就是当一个码元的时延信号产生的拖尾延伸到相邻码元时间中去的时候，会影响信号的正确接收，造成系统误码性能的降低，这类干扰就是码间干扰。
而当数据传输速率较高的时候，若想要消除ISI，对均衡的要求更高，需要引入更复杂的均衡算法。
随着OFDM技术的兴起与发展，考虑到可以使用OFDM技术来进行高速数据传输，它可以很好地对抗信道的频率选择性衰落，减少甚至消除码间干扰的影响。
OFDM的全称是正交频分复用，是一项多载波传输技术，可以被看作是调制技术，也可以当作是一种复用技术。
其基本原理是把传输的数据流串并变换后分解为若干个并行的子数据流（也可以看作将一个信道划分为若干个并行的相互正交的子信道），这样每个子数据流的速率比串行过来的数据流低得多（速率变为多少取决于变换为多少路并行数据流），这样的话每个子信道上的码元周期变长，每个子信道上便是平坦衰落，然后用每个子信道上的低速率数据去调制相应的子载波，从而构成多个低速率码元合成的数据发送的传输系统，其基本原理图如图2。
图2. OFDM系统调制解调原理框图在单载波系统中，一次衰落或者干扰就可以导致整个链路性能恶化甚至失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分子信道受到衰落的影响，而不会使整个通信链路性能失效。
在衰落信道中，根据多径信号最大时延和码元时间的关系，可以把性能降级分为两种类型：频率选择性衰落和平坦衰落。
如果，则信道呈现频率选择性衰落。
只要一个码元的多径时延扩展超出了码元的持续时间，就会出现这种情况，而信号的这种时延扩展导致了信号码间干扰的产生。
OFDM的基本原理及关键技术
OFDM的基本原理及关键技术OFDM的基本原理及关键技术 1 OFDM的基本原理2 OFDM的模型结构和各部分原理2.1 OFDM结构框图2.2 星座映射2.3 串并转换以及FFT2.4 插入保护间隔2.5 OFDM的解调OFDM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。
1 OFDM的基本原理OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。
在对每个载波完成调制以后，为了增加数据的吞吐量、提高数据传输的速度，它又采用了一种叫作HomePlug的处理技术，来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并处理，把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。
另外OFDM之所以备受关注，其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换(IDFT/DFT)代替多载波调制和解调。
OFDM的基本原理是将高速信息数据编码后分配到并行的N个相互正交的载波上，每个载波上的调制速率很低(1/N)，调制符号的持续间隔远大于信道的时间扩散，从而能够在具有较大失真和突发性脉冲干扰环境下对传输的数字信号提供有效地保护。
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• 有限个子载波的情况 N -1
bk,i=1/N
a
l 0
l, i
exp (j2 lk/N)
ak,i表示第i个符号周期的第l个子载波上的原始符号，bk,i表示ak,i经过IFFT输出
yk,i=exp(jθo)bk,iexp(j2πΔfTk/N)
表示接受端FFT之前的输入，其中θo表示接受端振荡器的相位与射频载波相位的差
zm,i=1/Nexp(jθo)
带入上面值以后
a exp(j2
l, i
N -1
N -1
k(l - m Δf)/N)
l 0
k 0
sin ( (l - m ΔfT)) N -1 z m , i exp (j 0) a l, i exp (j ( )(l - m ΔfT)) (l - m ΔfT) N N l0 sin ( ) N 1
基本原理
众所周知无线通信传输信号的路径有很多，这就 是所谓的多径效应，OFDM的最初提出是为了解决 多径效应对数据传输的影响。高数据传输速率使得 符号周期非常小，如果符号传输出现多径时延，可 能会影响到后面好几个符号。多载波调制可以把高 数据流分成很多个低数据流，这样就使符号周期增 大了，从而大大减弱符号间干扰（ISI），如果在符 号间加上保护间隔，可以完全消除上面提到的ISI。 如果从带宽频域解释OFDM解决ISI的角度，符号带 宽小于信道的相关带宽（相关带宽内幅度恒定，线 性相分复用的技术关键就是实现并保护好子载波间的正交 性，接受端收到的信号x(t)与子载波相乘后通过积分器，不同频 率的载波相乘积分后为零，只有相同载波积分后得到原始符号。 正是由于每个子载波的正交性，我们可以是子载波的频谱重叠并 靠近Nyquist 带宽，从而大大提高了频谱的利用率，所以非常适 合移动场合中的高速传输。多径传输的符号干扰时个头疼的问题 ，OFDM为解决这样的问题在符号间加上保护间隔内，保护间隔 可以不传输任何信号。这样的情况下仍然解决不了信道间干扰（ ICI），子载波之间的正交性遭到破坏，接收端就不能很好的恢复 出原始信号，这点是毁灭性的。OFDM的解决方法是把符号后面 长度是Tg（保护间隔的长度）的部分拿到每个符号的前面当做保 护间隔来传输，这种方法就叫做循环前缀。这样就使得在FFT周 期内，OFDM符号的延时副本所包含的波形的周期个数是整数， 从而解决了ICI。将原符号块最后信号放到原符号块的前部，构成 新序列，时域中原来发送信号与信道响应的线性卷积变为圆周卷 积。
仿真 一帧6个OFDM符号，
128个并列子载波，每个子载波两位 比特，保护间隔32个长度单位，FFT 长度为128
↑
从这里开始前缀
参考文献
• [1]佟学俭，罗涛.OFDM移动通信技术原理与应用 [M].北京：人民邮电出版社，2003 • [2]刘卫国.MATLAB程序设计教程[M]. 北京：中国水利水电出版社，2005 • [3]Robert.L.OFDM正交分频多工基本原理[R]， 2006 • [4]Marc.E.Wireless OFDM Systems:How to make them work?.springer，2002:33-45
ΔfT
ΔfT l - m ΔfT
总结：其实两种方法的结果是可以统一的，有限个子载波的贡献系数Cl-m 取极限就可以得到Il-m
• 频偏引起的信噪比损耗和干扰自消除
理论上损失时随着ΔfT的增加而逐渐变大的，但是我还没有仿真。这后意 味着如果只采用提高发送功率的方法，并不能真正改善OFDM系统的性能，系 统接收机内进行之前所能得到的信噪比并不会有太大的改善，这就是我们所说 对系统性能带来的非常严重的地板效应。 Zhao和Haggman给出了一种降低OFDM系统对频率偏差敏感程度的方法 ，被称之为自干扰消除，以牺牲系统的带宽效率为代价获得性能的改善。我主 要看了前面两种方法，constant方法和linear方法，这里简单介绍constant 。该方法将被发送的数据符号映射到相邻的两个子载波上，且使得数据符号满 足：a0,i=a1,i;a2,i=a3,i;.....aN-2,i=aN-1,i 以序列为0的子载波为例 z0,1=exp(jθo) [(c0-c1)a0,i+(c2-c3)a2,i+...+(cN-2-cN-1)aN-2,i] 根据上述公式可以看到，ICI主要取决于相邻加权系数ci-ci+1的差值，而 不再由加权系数ci来直接控制。由于相邻加权系数之间的差值一般都比较小， 所以这种方法会降低OFDM系统内的ICI。一般情况下，相邻的加权系数都不 是恒定值，所以以上方法很快被linear取代
N -1
把后面的部分用Cl-m代替，定义为对应N个输入数据符号对输出数据符号所作出的贡献 ，而这种贡献往往取决于频率归一化偏差ΔfT和子载波距离
• 相关方法分析ICI
zm , i
a T
l, i
1
N -1
T
exp (j2 f lt) exp (-j2 f m t)exp(j2 Δft)dt
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing） 基本原理和仿真
赵拯 2012.10.11
• 背景介绍
• 基本原理系统模型 • 频偏Δf • 仿真结果
背景介绍
OFDM的思想追溯到20世纪60年代，当时人们对多载波调制做 了很多理论上的工作，论证了在存在ISI的带限信道上采用多载波 调制可以优化系统的传输特性；1970年1月，OFDM的专利被第 一次公开发表；第二年，Weinstein和Ebert在IEEE杂志上发表 了用DFT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，但由于技术条件的限制，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关注。由于其近年 来在个人无线通信及多媒体通信方面所表现出来的良好性能，已 被广泛的应用于无线局域网、DAB、DVB系统，OFDM技术将会 成为下一代移动通信系统的核心技术。
l 0
0
fl 是发射前IFFT乘以的子载波频率 fm 是接受以后FFT乘以的子载波频率,Δf是它们的差
同样我们用一个系数来定义ICI,Il-m
Il - m
exp (j2 (l - m ΔfT) - 1 j 2 (l - m ΔfT) sin( ΔfT)
exp(j ΔfT)
x(t)=Re{∑si(k)exp[j2π(fc+k/T)t]}
注:取实部的原因是因为载波形式是cos(j2πfit),如果指数形式则可以直接去 掉就像上面说的对x(t)过采样之后t=mT/N,fc=0
x(m)=∑si(k)exp(j2πkm/N)
解调原理
Ts是采样间隔，v是整数，[τmax/Ts]=v,其中τmax是延时
系统模型
上变频：中频调制到高频
↗
• 信道编码：将要传输的信号进行编码，此时可用任何错误更正码加以编码保 护 • 交织：将编码完的信号作适度的打散，此过程防止一连串错误，造成错误更 正码也也发生一连串错误，而无法更正错误 • QAM调制：选定调制方式，有BPSK、QPSK,、QAM等，此步骤，只有将 信号对应至调变方式之对對位置，而产生所需的大小及相位，并並无真正将 信号调制传输 • 插入导频：将已知值放入信号流中，这些已知值将在解调时可帮助还原正确 信号 • Serial to Parallel：将串行信号改成并行方式，此时信号长度则变成原来的 N倍，其中N是子载波的个数 • IFFT：利用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)，将信号做一个转换， 可以理解为离散频域转变成离散时域，如同信号分别乘上不同子载波频率一 样 • 插入保护间隔并加窗：信号尾端的部分移到信号前端，减少多径干扰对系统 的影响，并且乘上窗函数，减少接收到二个信号之间可能因为极不连续的相 角变化而产生的高頻信号 • 定时同步和频率同步：此步骤确定系统接收端与信号时间和频率上的同步， 估测信号的好坏，大大影响系统的错误率，是此系統中最重要的一個步骤 • 信道校正：根据对导频的观察，推测信号受到通道的干扰，來还原初始信号
0100 1001 1100 01 1…
串 列 資 料 輸 入
10 1…
D0
訊號 映射
串列 轉 並列
00 0… 01 0…
D1
D2 D3
星座图
• I-Q diagram的前身是 Polar diagram • 必要性：若要设计一个接 收线路侦测相位微小的变 化，复杂度会很高，而相 差90度的两个正弦波由于 互相正交而很容易被分离 出來。 • 转变：I=Acos(ψ) Q=Asin(ψ)
频偏Δf对系统的影响
• OFDM系统中对同步的要求很高，对于要求子载波保持严 格同步的正交频分复用系统来说，载波的频分偏移所带 来的影响会更加严重，因此对频率偏差敏感是OFDM系统 的主要缺点之一 • 载波同步是指接收端的振荡频率要与发送载波同频同相 • 如果频率偏差是子载波间隔的n(n是整数)倍，虽然子载波 之间仍然能够保持正交，但是频率采样值偏移了n个子载 我 波的位置，造成映射在OFDM频谱内的数据符号的误码率 不 是0.5 知 道 • 如果载波偏差不是载波间隔的整数倍，则在子载波之间 为 就会存在能量的“泄露”，导致子载波之间的正交性遭 什么 到破坏，从而在子载波之间引入干扰，使得系统的误码 ？ 率性能恶化
↓
调制原理
↗
The transmitted signal is
x(t)
s (k) exp(
n
N -1
jw n t )
n 0
Since x(t) has limited bandwidth,it can be represented by its N samples.Then x(m) can be regarded as the IFFT of the sequence Si(k),i=0,1,```,N-1.