频分复用相关拓展

频分复用相关拓展

频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输一路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。

频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)，下面主要介绍正交频分复用(OFDM ，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。

传统的频分复用（FDM）的优点是简单、直接。但是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且在频分路数N较大时多个滤波器的实现使系统复杂化。

正交频分复用（OFDM）技术的基本思想就是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每一个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道并非平坦的，也就是说，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此可以大大消除符号间干扰。

OFDM实际是一种多载波数字调制技术。OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频谱是正交的。

OFDM系统比传统FDM系统要求的带宽要小得多。由于OFDM使用无干扰

正交载波技术，单个载波间无需保护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。

因此我们总结出OFDM技术有如下优点：

（1）OFDM技术实现了多载波调制（MCM），克服了多径接收，提高了系统的传输码率。

（2）OFDM技术将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，大大消除信号波形间的干扰，也提高了频谱效率。

（3）OFDM技术可适应不同设计需求，灵活分配数据容量和功率，便于提供灵活的高速和变速综合数据传输。

（4）OFDM技术能提供较大的系统容量，且具有较强的抗多径干扰、抗频率选择性衰落和频率扩散能力，适应多径和移动信道传播条件。

（5）OFDM技术可以实现较高的安全传输性能，它允许数据在高速的射频上编码。

（6）OFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化。能动态地接通或切断相应的载波，以保证持续地进行成功的通信。

尽管OFDM有很大的优点，在技术上也还存在两个缺点：

(1) OFDM的基础是子载波必须满足正交，如果正交性恶化，则整个系统的性能会严重下降，产生OFDM特有的子载波间串扰。在实际工作中由于无线衰落信道的时变性，往往会造成频率弥散，引起多普勒频移效应，从而影响载波频率正交性。如何实现子载波的精确同步是OFDM技术中的一个难点。

(2) OFDM信号呈现很大的峰值平均功率比（PAPR），比单载波系统需要更宽的线性范围。由于采用DFT实现调制和解调，故对载波频率偏移、相位噪声和非线性放大更为敏感。若要避免信号失真和频谱扩展，则需要动态范围很大的线性放大器。如何降低信号的峰值平均功率比是OFDM技术中的另一个难点。

由于上述原因，OFDM要求昂贵的、高精度的无线电器件。

但由于OFDM技术的优越性，目前已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及通信系统中。

下面简要介绍一下OFDM在三个方面的应用：

1.OFDM在ADSL中的应用

ADSL使用了正交频分复用技术将话音与数据分开，虽然话音与数据在同一条电话线上，但是话音和数据分别在不同的频带上运行，所以互不干扰。即使边打电话边上网，也不会发生上网速率下降，通话质量下降的情况。

FLASH－OFDM是Flarion为了在主网上实现使用IP网络的永久接入服务而开发的传输技术。由于用户在高速互联网接入服务中可以无线方式永久接入，因此还被称为“无线版ADSL”。Nextel从2002年便开始对FLASH－OFDM进行技术检测和传输试验，韩国也有多家通信运营商进行试验服务。

2.OFDM在电力线通信中的应用

电力线通信技术简称PLC (Power Line Communication)是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。目前只需通过连接在电脑上的“电力猫”，再插入家中任何一个电源插座，就可以实现最高14M的速度上网冲浪，这一速度比ADSL目前最高限速512k快20多倍，而且使用成本低廉。

然而，电力线作为通信信道，存在着高噪声、多径效应和衰落的特点。OFDM

技术能够在抗多径干扰、信号衰减的同时保持较高的数据传输速率，在具体实现中还能够利用离散傅立叶变换简化调制解调模块的复杂度。OFDM技术用于提高电力线网络的传输质量，即使在配电网受到严重干扰时，OFDM仍可提供带宽并且保证带宽传输效率。因此它在电力线高速通信系统中的应用有着非常乐观的前景。

3.OFDM在有线电视网络中的应用

目前，为了提供上行回传信道，HFC接入网可采用SDM(空分复用法)、TDM(时分复用法)、WDM(波分复用法)和OFDM(正交频分复用法)等方式。但目前解决同轴电缆分配网双向传输的主要手段还是正交频分复用法。

空分复用法是采用双电缆线完成光节点以下信号的上下行传输，对于有线电视网来说，铺设双同轴电缆来完成双向传输，成本太高。

时分复用法是在相同的传输介质上，对上行和下行信号进行时分复用，由于其技术较复杂，成本也较高，所以实际应用也不很广泛。

波分复用法是采用单根光纤异波长双工工作方式，使上下行信号采用不同的光波长传送，波分复用法可用于光纤干线传输网部分。