正交频分复用技术及其应用

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正交频分复用

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。

正交频分复用技术在通信系统中的应用

正交频分复用技术在通信系统中的应用

正交频分复用技术在通信系统中的应用随着科技的不断发展和进步,通信技术也不断更新换代。

正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是目前较为常用的一种数字通信技术。

在国内外广泛用于电视、卫星通信、无线电信等领域。

本文将以正交频分复用技术在通信系统中的应用为主题,阐述其原理、特点以及在通信系统中的重要性。

一、正交频分复用技术的原理正交频分复用技术是利用FFT(Fast Fourier Transform)在频域上划分出多个正交信道,并可将多个数据流分别调制到不同的正交子载波频段上,从而实现多用户数据的同时传输。

具体而言,普通的频分复用将信号分成不同的频段,每个频段中只能传输一条数据流。

而正交频分复用技术则在频域上将信号分成多个正交子载波频段,不同的数据流被传输到不同的子载波中。

在接收端,使用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)将信号从频域变换到时域,以实现多用户数据的同时接收。

二、正交频分复用技术的特点正交频分复用技术具有以下几个特点:1、高效率:正交频分复用技术可以利用频谱资源,将多个数据流同时传输,从而提高了频谱利用率。

可以说,其传输效率是目前通信技术中比较高的。

2、抗多径衰落能力强:由于其多个正交子载波频段之间没有耦合,因此在传输时不会相互干扰,同时其在复杂的多径环境下的抗衰落能力也比较强。

3、灵活性强:由于正交频分复用技术可以将多个数据流同时传输,因此可用于传输语音、视频等不同类型的数据,且其传输方式灵活,可根据具体需要进行分配。

4、控制复杂度低:正交频分复用技术的实现不复杂,计算复杂度低,相比其他通信技术更易于实现。

三、正交频分复用技术在现代通信系统中占据了非常重要的地位。

它以其高效率、抗干扰、灵活性和实现容易等优点,成为目前通信领域中主流的数字调制技术,其应用广泛,主要体现在以下几个方面:1、卫星通信领域:正交频分复用技术在卫星通信中广泛应用,能够实现多项业务的保障,提升通信效率,从而满足客户多种需求,是目前国内外常用的卫星通信技术之一。

正交频分复用技术的优势与不足

正交频分复用技术的优势与不足

正交频分复用技术的优势与不足正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称OFDM)是一种多载波调制技术,可以在有限的频谱上传输更多的数据。

OFDM技术在无线通信领域得到了广泛的应用,如Wi-Fi、4G和5G等。

它的优势是显而易见的,但同时也存在一些不足之处。

本文将从多个角度对OFDM技术的优劣进行全面评估。

1. 优势(1)高效利用频谱资源OFDM技术能够将频谱分成若干个子载波,每个子载波可传输少量数据,但所有子载波叠加在一起,总的数据传输量却是非常可观的。

这种频谱的高效利用,使得OFDM技术能够在有限的频谱范围内实现更高的数据传输速率。

(2)抗多径衰落在无线通信中,多径效应是一个常见的问题,会导致信号衰落和失真。

由于OFDM技术将原始信号分成多个子载波进行传输,因此即使某些子载波受到了多径效应的影响,其他子载波仍然可以正常传输数据,从而提高了信号的抗多径衰落能力。

(3)易于实现和解调OFDM技术的调制和解调过程相对简单,能够利用快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)实现高效的信号调制和解调,这使得OFDM技术在实际应用中更加容易实现和部署。

2. 不足(1)对频率同步要求高由于OFDM技术使用了大量的子载波进行数据传输,对于接收端来说,需要对这些子载波的频率进行精确的同步,如果同步出现偏差,就会导致子载波之间相互干扰,从而降低了系统性能。

(2)对射频前端性能要求高在实际应用环境中,OFDM技术对射频前端的性能要求较高,尤其是对动态范围和线性度等参数的要求。

如果射频前端的性能无法满足要求,就会导致信号失真和误码率增加。

(3)容易受到窄带干扰由于OFDM技术对频谱进行了高度分割,因此在频谱内出现窄带干扰时,往往会影响多个子载波,从而导致整个系统性能下降。

总结OFDM技术作为一种高效的多载波调制技术,在无线通信领域有着广泛的应用前景,但同时也存在一些不足。

ofdm原理在实际中的应用

ofdm原理在实际中的应用

OFDM原理在实际中的应用1. 引言OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)是一种多载波调制技术,被广泛应用于现代通信系统中。

由于其高效的频谱利用率和对频率选择性衰落的抗干扰能力,OFDM在实际中有许多应用。

本文将介绍OFDM原理及其在实际中的应用。

2. OFDM原理OFDM技术通过将高速数据信号分成多个低速子载波进行传输,每个子载波之间正交且相互独立。

这种正交性使得OFDM抵抗多径传播的影响,提高了信号的可靠性和传输速率。

OFDM的主要原理包括:2.1 子载波分配OFDM将频带分成多个子载波,每个子载波的带宽相对较窄,可以根据系统需求进行合理的分配。

常见的子载波数量为64或者128个,每个子载波的频域上正交且不重叠,这样可以有效地利用频谱资源。

2.2 傅里叶变换OFDM使用快速傅里叶变换(FFT)将时间域的信号转换为频域信号。

通过将信号从时间域转换为频域,可以将多径效应变成相干干扰,从而提高信号的抗多径传播能力。

2.3 碎片插入导频为了进行正交解调和信道估计,OFDM在传输过程中会周期性地插入导频信号。

导频信号用于恢复信号的相位和幅度信息,在接收端进行信道估计和均衡。

2.4 并行传输与并行接收OFDM可以同时传输多个子载波上的数据,从而提高了系统的传输效率。

在接收端,可以利用FFT实现并行接收,将多个子载波的信号恢复到时域。

3. OFDM在实际中的应用3.1 无线局域网(WLAN)OFDM技术被广泛应用于无线局域网(WLAN)中,如IEEE 802.11标准中的Wi-Fi。

通过使用OFDM,Wi-Fi可以实现高速数据传输和抗干扰能力,适用于家庭和企业无线网络。

OFDM的频谱利用率高和性能稳定,可以支持多用户同时传输数据。

3.2 数字电视广播OFDM技术在数字电视广播中也得到了广泛应用,如欧洲的DVB-T和美国的ATSC标准。

ofdm的原理应用优缺点

ofdm的原理应用优缺点

OFDM的原理、应用、优缺点1. 原理OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制技术,它把一个高速数据流分为多个低速子载波并将其进行正交,以提高频谱利用率和传输效率。

OFDM的原理可以简单描述为以下几个步骤:•数据编码:将需要传输的数据进行编码,常用的编码方式包括BPSK、QPSK、16QAM等。

•并行数据传输:将编码后的数据并行传输到不同的子载波上。

•子载波调制:子载波上对应的数据进行调制,常用的调制技术包括M-PSK、M-QAM等。

•频域正交化:使用IFFT(快速傅里叶变换)将并行传输的数据从时域转换到频域,并进行正交化处理。

•频域叠加:将正交化后的数据叠加到一起形成OFDM信号。

2. 应用OFDM技术在无线通信领域有广泛的应用,包括以下几个方面:•无线广播和电视:OFDM技术被用于数字电视和数字音频广播系统中,能够提供高质量的音视频传输和较强的抗干扰能力。

•移动通信:OFDM被应用于4G LTE和Wi-Fi等无线通信系统中,它能够有效地提高频谱利用率和数据传输速率,以满足高速数据传输的需求。

•光纤通信:OFDM技术也被应用于光纤通信领域,可以克服光纤传输中的色散和非线性失真等问题,并可以实现高容量的数据传输。

•电力线通信:OFDM还被应用于电力线通信系统中,将电力线转换为宽带通信媒介,实现家庭网络和智能电网的互联互通。

3. 优点OFDM技术具有以下几个优点:•高频谱利用率:OFDM技术将高速数据流分成多个低速子载波进行并行传输,能够有效地提高频谱利用率,降低频带需求。

•抗多径干扰能力强:OFDM技术在正交频域上传输数据,能够有效地抵抗多径衰落和间符号干扰,提高信号的传输可靠性。

•易于实现:OFDM技术的实现相对简单,只需进行傅里叶变换、调制和解调等基本处理,且计算复杂度较低。

•支持自适应调制:OFDM技术可以根据信道条件和数据传输需求动态调整子载波的调制方式和功率,以实现最优的传输性能。

4. 缺点尽管OFDM技术具有很多优点,但也存在一些缺点:•帧同步和频偏校正困难:OFDM技术对帧同步和频偏校正的要求较高,需要进行精确的定时和频率偏移处理。

详解正交频分复用技术及其应用

详解正交频分复用技术及其应用

详解正交频分复用技术及其应用频分复用(FDM,FrequencyDivisionMultiplexing)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1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1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),本文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的原理与应用

OFDM的原理与应用

OFDM的原理与应用OFDM(正交频分复用)是一种基于频域传输的调制技术,其原理是将高速数据流分为多个低速子载波,然后将这些子载波正交分割,相互之间不会产生干扰。

OFDM技术具有分频复用、抗多径干扰、高频谱利用率等优点,被广泛应用于无线通信、数字电视、宽带接入等领域。

OFDM的原理主要包括子载波分割、调制和FFT(快速傅里叶变换)三个步骤。

首先,将高速数据流分为多个不同频率的子载波,以降低每个子载波的传输速率。

然后,对这些子载波进行调制,将数据编码为正弦或余弦波形。

最后,使用FFT将调制后的子载波合并为一个频域信号,并通过信道进行传输。

OFDM技术具有以下几个重要应用:1.无线通信:OFDM广泛应用于无线通信领域,如Wi-Fi(无线局域网)、LTE(长期演进)等。

由于OFDM技术对多径干扰具有较强的抵抗能力,能够有效提高系统的容量和覆盖范围。

2.数字电视:OFDM被用于数字电视领域,如DVB-T(数字视频广播-地面传输)和DVB-T2等系统。

通过将数字电视信号分成多个子载波,OFDM技术能够有效抵抗多径干扰和频率选择性衰落,提高信号质量和传输效率。

3.宽带接入:OFDM也被用于宽带接入技术,如ADSL(非对称数字用户线路)和VDSL(对称数字用户线路)。

OFDM技术可以利用传输线路的频域衰减特性,提高传输速率和抗干扰能力,实现高速宽带接入。

4.光纤通信:OFDM技术也可以应用于光纤通信系统中,如CO-OFDM (相干光正交频分复用)系统。

通过将光信号分割为多个子载波,CO-OFDM可以提高光纤通信系统的容量和传输距离。

总结起来,OFDM技术的优点在于其对频域干扰和多径干扰有较强的抵抗能力,能够提高系统的性能和可靠性。

随着无线通信和数字传输技术的不断发展,OFDM技术将继续在各个领域发挥重要作用。

正交频分复用的例子

正交频分复用的例子

正交频分复用的例子正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称OFDM)是一种在无线通信中常用的多址技术。

它通过将高速数据流分成多个较低速的子流,并将这些子流通过不重叠的正交子载波进行传输,从而实现多用户之间的并行传输和提高信道利用率。

下面将以人类视角描述OFDM的原理和应用。

OFDM技术最早用于数字音频广播,后来被广泛应用于无线局域网(WLAN)、移动通信(如4G和5G)以及数字电视广播等领域。

它的原理是将高速数据流分成多个较低速的子流,并将这些子流通过不重叠的正交子载波进行传输。

这些子载波之间相互正交,即彼此之间没有干扰,这样可以大大提高频谱利用率和抗干扰能力。

OFDM技术的一个重要特点是能够克服多径效应对信号的影响。

在无线通信中,信号在传播过程中会经历多条路径,到达接收端时会产生多个不同的时延和相位,从而导致信号叠加在一起,产生干扰。

而使用OFDM技术时,可以将信号分成多个子载波进行传输,每个子载波的带宽比较窄,相邻的子载波之间相互正交,这样可以有效地避免多径效应对信号的影响。

OFDM技术还具有较高的频谱利用率。

由于将高速数据流分成多个较低速的子流进行传输,每个子载波的带宽比较窄,因此可以更好地利用频谱资源。

而且,由于子载波之间相互正交,可以减小子载波之间的干扰,进一步提高频谱利用率。

OFDM技术还具有较好的抗干扰能力。

由于使用了正交子载波,相邻子载波之间相互正交,可以有效地减小子载波之间的干扰。

此外,OFDM技术还可以通过调整子载波的功率和子载波间隔来适应不同的信道环境,进一步提高抗干扰能力。

在无线通信中,OFDM技术已经得到广泛的应用。

例如,无线局域网(WLAN)中的Wi-Fi技术就是使用OFDM技术实现的。

Wi-Fi技术使用的是2.4GHz和5GHz的频段,通过将高速数据流分成多个较低速的子流,并使用OFDM技术进行传输,实现了高速的无线数据传输。

正交频分复用技术分析及应用

正交频分复用技术分析及应用

频域 内将指 定传输信 道划 分成 若干 正交的子信道 , 而对每 个子 信道 中的子载波 进行调制 ,每个子载波成并行方式进行传播 。
由于无线信道频率大 多为平坦 曲线, 但 由于每个子信道 具有的 是相对 平坦性 , 每个 子信道进行 窄带传输 , 传输 信号带 宽低 于 子信道带宽 , 可极大消除信号传输间的相互干扰 。 在 O F D M 中, 由于各 子信道 间载波 的相 互正交性 , 其传 输频谱 的叠 加, 极大
大量用于分 离子信道 的滤波器 的设置, 几乎无法 实现 。人们提
出的频 带混 叠的多载 波通信方式 , 使相 互正交的载波 频率成为 子载波 , 这 就是 O F D M 的思想。因为这里的“ 正交 ” 是载波频率 相互间精确的数学关系 , 则O F D M 不但可 以提高信道带宽的利 用率 , 亦可提 高抗突 发噪 声和高速均衡导致的差错性 。 O F D M作为无线信 道高速传输技术 , 其主要 思想 是在 相关
O F D M 具有 自适应和功率控制相适应 的工作 方式, 功率控 制与 自适应保 持相应 的平 衡 , 如信道条件 好, 在 发射功率一定 的条 件下 , 一般使用 较高调制 , 调制 方案也会 随功 率的降低而相 适
应地 降低 , 如使用 Q P S K等 。若信道条件较差 , 采用较强调制方 式则会产 生较 高误码率 。 而判断信道的好坏 O F D M系统可通过 参考 码字和导频信号来进行测试 。可发送一个 已知码字 , 测出
【 关键词】 正交频分复用 基本原理 应用
1引 言
为独 立信 号进行传送 。 O F D M 另一突 出优点在于较 小窄宽亦 可传 输大量数据 , 在 数字信号传输 中可 以在有干扰 的情况下安全传输信 号 , 并同时 分开 1 0 3及 以上个数字信号 。由于 电路传输数据能力的变化 , O F D M 能动态地与通信路径相适应 , 监控传输信道上信 号通信 的突发变换 , 以接通 和断开载波的方式保证通信 的成 功。该技 术能 自适应检测到特定载波存在 的干扰脉冲和信号衰减 , 相应 地采用调制措 施使该频率下 的载波进行正常通讯 。

正交频分复用(OFDM)技术在军事遥控遥测系统中的应用

正交频分复用(OFDM)技术在军事遥控遥测系统中的应用

正交频分复用(OFDM)技术在军事遥控遥测系统中的应用摘要:在当代的高科技战争中,信息电子的对抗非常激烈。

敌方会采用各种方式,不遗余力地干扰我方的信息系统。

OFDM 技术可以有效地对抗载波间的干扰和多径干扰。

本文分析了OFOM技术在军事遥控遥测系统中的应用。

关键词:OFDM 无线信号遥控遥测子载波1 OFDM技术的原理正交频分复用技术是对单载波上调制的高速数据流进行分流,成为多股低速子数据流,在多个子载波上并列进行传输。

由于各子数据流速率均仅占原数据流的小部分,也就意味着符号周期增大到原来的许多倍,要比信道极限延迟扩展要大得多,于是宽频选择信道就被划分成了多个窄平衰落信道,这样就具备了较强的抗脉冲干扰以及抗多径衰落的性能,在高速无线数据的传递输送中尤为适用。

1.1 系统结构比特流在发信端经调制、串并等可变为多个支路,这样就使数据流到多个子信道上开展正交调制,其中快速傅立叶逆转换为其核心,将信息从频域转至时域,此外为令调制系统克服符号间干扰,需在调制输出符号间插入循环前缀,从而令各子信道在通过多径信道之后仍保持之间的正交性,经射频将调制信号放大之后再发送。

接收端的操作与发送端是正好相反的,用的是快速傅立叶转换,这样就重新变成频域信号,之后采集出子载波相位以及幅度并且将其变为数字信号。

1.2 子载波的调制正交频分复用技术为多载波调制方式,因信道不一样,各子载波自适应选择各自调制方式。

子载波实现自适应调制,需经过信道估计等环节。

其中信道估计的目的是得到信道状态信息,信道状态信息通常用信噪比以及传输函数来描述。

选择发送参数的选用能改变调制方式以及发送功率等。

最适参数的选择即特定条件之下的目标最优化。

[1]1.3 循环前缀符号间保护间隔的插入,可有效的去除符号间干扰。

插人的方法一般为符号间加零,也就是在发送符号之后的一段时间内不发任何信息,这段时间之后再开始下一符号的发送。

这样,虽可有效去除符号间干扰,但会对子载波之间正交性产生一定的破坏,导致子载波间干扰。

正交频分复用技术的发展与应用

正交频分复用技术的发展与应用

正交频分复用技术的发展与应用摘要:正交频分复用,英文缩写为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,然后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,这样做可以减少子信道之间的相互干扰。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,从而可以消除符号间的相互干扰。

本文分析了主要正交频分复用的原理及使用过程中发现的优缺点,提出了自己的一些观点。

关键词:多载波调制正交频分复用信道估计1、正交频分复用的发展史正交频分复用并不是才发展起来的新技术,其应用已有40余年的历史,在上个世纪60年代就已经有人提出了使用平行数据传输和频分复用的概念。

正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案,它应用离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换的方法解决了产生多个互相正交的子载波以及从子载波中恢复原信号的问题。

这就解决了多载波传输系统发送和传送的难题。

应用快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换更是使多载波传输系统的复杂度大大降低。

从此正交频分复用技术开始走向实用。

80年代,集成电路获得了突破性进展,大规模集成电路让快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换的实现不再是难以逾越的障碍,一些其它难以实现的困难也都得到了解决,自此正交频分复用走上了通信的舞台,逐步迈向高速数字移动通信的领域。

90年代,由于技术的可实现性,正交频分复用的应用涉及到了利用移动调频和单边带信道进行高速数据通信,陆地移动通信,高速数字用户环路,非对称数字用户环路,高清晰度数字电视和陆地移动广播等各种通信系统。

1999年,国际电气与电子工程师协会通过了一个的无线局域网标准IEEE802.lla,其中正交频分复用调制技术被采用为物理层标准,使得传输速率可以达54Mbps。

这样,可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口,并支持语音、数据、图像业务。

这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合。

正交频分复用技术及其在4G移动通信中的应用

正交频分复用技术及其在4G移动通信中的应用

正交频分复用技术及其在4G移动通信中的应用康殿柱【摘要】正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术,它广泛应用于各个领域,值得注意的是,正交分频复用(OFDM)技术以其频谱资源利用充分、抗干扰能力强等特点在4G移动通信中发挥着重要的作用.对此,本文首先对正交频分复用技术的基本原理进行阐述,再分析正交频分复用技术运用的优势,最后介绍了正交频分复用技术在4G移动通信中的应用,通过对正交频复用技术以及其应用的探讨,以期对未来正交频分复用技术的发展能起到一定的促进作用.【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】2页(P40-41)【关键词】正交频分复用;频谱资源;4G移动通信;应用【作者】康殿柱【作者单位】黑龙江同信通信股份有限公司,黑龙江肇东 150090【正文语种】中文【中图分类】TN914移动通信技术在科学技术的推动下得到了很大的发展,人们对于更高数据传输速度以及更大容量的带宽要求对移动通信技术起到了很大的推动作用,第四代移动通信(4G)系统正是在这种背景下经过长时间研究、探索而产生的。

4G移动通信以其高速的信息传输速率为人们工作生活提供了便利之处,正交分复用分频(OFDM)技术具有许多对于4G通信技术非常适用的优点,它是作为4G移动通信的核心技术而存在的,在4G移动通信技术中发挥着不可替代的作用。

因此,对OFDM技术及其在4G移动通信中的应用的研究与探讨具有非常重要的意义。

正交频分复用(OFDM)技术是一种能对多个子载波进行自动调制的技术,它的基本原理是将串行的高速数据流通过变换处理转换成多路并行的低速数据流,然后通过对子载波的调制实现所有路并行数据的并行传输,更深入一点来说,也就是高速的信息数据流在进过变换后,转换为在多个子信道中的低速传输的信息数据流,由于信息数据流在每个子信道上进行的是窄带传输,因此它的信道带宽与信号带宽相比要大一些,这就为消除信号波形之间的干扰提供了最大程度的保障。

3.6 正交频分复用技术

3.6 正交频分复用技术

D(K) 串行 数据 数据 编码 串并 变换
d(n) (t) IDFT D/A 变换 低通 滤波
图3-31 用离散傅立叶变换实现OFDM的调制器
串行
D(K) 数据 解码 并串 变换 DFT
d(n) A/D 变换 低通 滤波 (t)
数据
图3-32 用离散傅立叶变换实现OFDM的解调器
OFDM子载波可以按两种方式排列:集中式(Locolized) 和分布式(Distributed)。 集中式即将若干连续子载波分 配给一个用户,这种方式下系统可以通过频域调度( Scheduling)选择较优的子载波组(用户)进行传输,从而 获得多用户分集增益。 另外,集中方式也可以降低信道估 计的难度。但这种方式获得的频率分集增益较小,用户平均 性能略差。 分布式系统将分配给一个用户的子载波分散到 整个带宽,从而获得频率分集增益。但这种方式下信道估计 较为复杂,也无法采用频域调度。设计中应根据实际情况在 上述两种方式中灵活进行选择。
3.6 正交频分复用技术 (OFDM) 学习目标
理解正交频分复用技术(OFDM)的基本原理 了解其与MIMO(多输入多输出系统)相结合的应用
3.6 正交频分复用技术 (OFDM)
3.6.1 OFDM的原理 3.6.2 OFDM的应用
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 即正交频分复用技术。 这种技术是HPA联盟(HomePlug Powerline Alliance)工业规范的基础,它采用一种不连续 的多音调技术,将被称为载波的不同频率中的大量信号合并 成单一的信号,从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂 波干扰下传送信号的能力,因此常常会被利用在容易受外界 干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

正交频分复用的基本原理与关键技术

正交频分复用的基本原理与关键技术

正交频分复用的基本原理与关键技术正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种高效的多载波调制技术,广泛应用于无线通信系统中。

其基本原理是将高速数字数据流分为若干个低速子载波,并使这些子载波之间正交分布,以提高系统的传输效率和抗干扰能力。

OFDM技术的关键在于将频谱分成多个子载波,每个子载波之间互相正交,即相互之间没有干扰。

这样的设计使得OFDM系统能够同时传输多个子载波,提高了频谱利用率。

同时,由于子载波之间正交分布,减小了相邻子载波之间的干扰,提高了系统的抗干扰能力。

因此,OFDM技术适用于各种复杂的无线通信环境,如室内、室外、多径传播等。

OFDM技术的实现需要解决两个关键问题:子载波设计和调制解调技术。

在子载波设计方面,需要确定子载波的数量和频率间隔,以及子载波的调制方式。

一般情况下,子载波的数量是有限的,需要根据系统的需求进行合理的分配。

频率间隔的选择要考虑到传输速率和带宽的平衡,以及子载波之间的正交性。

在调制方式方面,常用的调制方式有相位偏移键控调制(Phase Shift Keying,PSK)和正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)等。

在调制解调技术方面,OFDM系统采用了快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法来实现高效的信号调制和解调。

通过FFT算法,可以将时域上的信号转换为频域上的信号,并将其分配到不同的子载波上进行传输。

在接收端,通过逆变换将频域信号转换回时域信号,并进行解调,恢复出原始的数字数据流。

除了子载波设计和调制解调技术外,OFDM技术还应用了循环前缀(Cyclic Prefix)技术来抑制多径干扰。

多径干扰是由信号在传输过程中经历的不同路径导致的时延扩展现象,会导致符号间的干扰。

通过在每个OFDM符号前添加循环前缀,可以将符号间的干扰转化为符号内的干扰,从而简化了接收端的处理过程。

正交频分复用的例子

正交频分复用的例子

正交频分复用的例子正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称OFDM)是一种多载波调制技术,广泛应用于无线通信系统中。

它能够将高速数据流分成多个低速子流,并将这些子流分别调制到不同的载波上进行传输。

下面将以不同领域的实际例子来介绍OFDM 的应用。

1. 无线通信领域:OFDM在无线通信系统中得到了广泛的应用,例如4G和5G移动通信系统。

由于OFDM具有抗多径衰落和频谱高效利用的优势,可以有效提高无线信号的传输速率和可靠性。

2. 数字电视领域:OFDM被广泛应用于数字电视广播系统中。

传统的模拟电视信号需要较大的带宽,而OFDM可以将数字电视信号划分为多个子载波进行传输,从而提高信号的抗干扰能力和传输效率。

3. 光通信领域:OFDM也可以应用于光通信系统中。

通过将光信号转换为电信号,并利用OFDM技术将电信号分成多个子载波进行传输,可以有效提高光纤传输系统的容量和传输距离。

4. 双工通信领域:OFDM还可以应用于双工通信系统中,例如无线局域网(WLAN)和蜂窝网络。

由于OFDM具有良好的频域隔离性,可以将发送和接收信号分别调制到不同的子载波上,从而实现同时进行发送和接收的双工通信。

5. 音频和视频传输领域:OFDM也可以用于音频和视频传输领域。

通过将音频和视频信号分成多个子载波进行传输,可以提高信号的传输质量和抗干扰能力。

6. 智能电网领域:OFDM也被应用于智能电网中的电力线通信系统。

通过将电力线通信信号分成多个子载波进行传输,可以提高信号的传输速率和可靠性,从而实现智能电网的远程监控和控制。

7. 雷达通信领域:OFDM还可以应用于雷达通信系统中。

利用OFDM的频域隔离性和抗多径衰落的特点,可以提高雷达信号的抗干扰能力和目标检测性能。

8. 无线局域网领域:OFDM也被广泛应用于无线局域网(WLAN)中,例如IEEE 802.11a/g/n/ac标准。

OFDM的优势特点和应用

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。

正交频分复用技术原理及应用

正交频分复用技术原理及应用

正交频分复用技术原理及应用作者:汪娟来源:《卷宗》2012年第05期摘要:正交频分复用技术 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是目前应用最广泛的多载波调制技术之一。

随着集成数字电路和数字信号处理器件的迅猛发展,在移动通信和其他宽带无线技术中OFDM获得广泛应用。

本文主要介绍OFDM技术的原理及其在多方面的应用。

关键词:OFDM,调制技术,4G引言正交频分复用技术是一种特殊的多载波传输方案,它可以被看作是一种调制技术,也可以被当作是一种复用技术。

随着大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍,一些其它难以实现的困难也部得到了解决,OFDM广泛应用于通信技术的各个领域。

1正交频分复用技术的基本原理正交频分复用是目前应用最广泛的多载波调制技术之一。

正交频分复用的基本思想是:将信道分成若干个正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个信道上进行传输。

当调制信号通过无线信道到达接收端时,由于信道多径效应带来的码间串扰(ISI)的作用,子载波之间不再保持良好的正交状态,因而发送前需要在码元间插入保护间隔。

如果保护间隔大于最大时延扩展,则所有时延小于保护间隔的多径信号将不会延伸到下一个码元期间,从而有效地消除了码间串扰。

2 正交频分复用技术技术的应用2.1地面广播传输中的应用因为数字广播系统的音频和视频编码朝着国际上同一的标准发展,所以数字外部广播链路的信源编码采用同一标准。

信源的比特率要在传输容量与信源的质量之间找到一个平衡点。

DTT中的ODFM的有效码元的长度要考虑传播路径的延时和时变衰减。

同时这个参数还取决于硬件的限制。

如FFT载波的个数和大规模集成电路处理的速度。

假定采用统一的带宽,增加有效的码元长度和保护间隔同增加FFT的载波数可以达到一样的效果。

硬件技术的发展对OFDM装置性能的改善起着重要的作用。

保护间隔的长度大于最大的多径延迟是可取的,但是在DTT中保护间隔的长度不能取得太长。

正交频分复用OFDM及其应用

正交频分复用OFDM及其应用

学号20090402501040密级武汉大学东湖分校本科毕业论文正交频分复用OFDM及其应用院(系)名称:电信学院专业名称:09电子信息工程学生姓名:田磊指导教师:焦淑卿副教授二○一三年五月BACHELOR'S DEGREE THESISOF DONGHU COLLEGE WUHANUNIVERSITYOrthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM Technology andits ApplicationCollege :Electronic information engineeringSubject :Electronic Information EngineeringName :Tian LeiDirected by :Professor Jiao ShuqingMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作本人签名:日期:摘要正交频分复用(OFDM)是通过多载波调制(MCM)发展而来。

世界上第一个MCM 系统是由美国军方在五六十年代就创建的。

在七十年代衍生出了利用大规模子载波技术和频率重叠技术的OFDM系统。

但由于一些技术未能突波,使得OFDM理论的迈进放慢。

随着DSP芯片技术的快速发展,大规模集成电路可以实现FFT/IFFT 技术。

正交频分复用技术由其频谱利用率高,成本低,抗多径衰落,带宽扩展性强等优点已经收到人们的强烈关注。

随着人们对数据通信数据化,快速化,个人化,宽带化和移动化的需求,OFDM技术正被广泛运用于移动通信中。

OFDM系统是在相互之间具有正交性的且传输速率低的多个并行子载波上进行传输调制的。

与此同时,在OFDM符号之间增加保护时间和循环前缀能够有效的避免由多径效应导致的符号间干扰,同时也保证了符号之间的正交性。

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正交频分复用技术及其应用
正交频分复用技术及其应用
摘要:简述了正交频分复用技术的发展及特点,论述了其原理及实现方法,构建了OFDM系统的实现框图,并进行了计算机仿真。

最后介绍了几种典型应用。

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,对高速数字通信量一种非常有潜力的技术。

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(KATHRYN)高频可变速率数传调制解调器等[1]。

在早期的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。

1971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解调功能[3]的建议,简化了振荡器阵列以及相关接收机中本地载波之间严格同步的问题,为实现OFDM的全数字化方案作了理论上的准备。

80年代以后,OFDM的调制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调制技术,试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的电话线MODEM[4]。

1984年,Cimini提出了一种适于无线信道传送数据的OFDM方案[5]。

其特点是调制波的码型是方波,并在码元间插入了
保护间隙,该方案可以避免多径传播引起的码间串扰。

进入90年代以后,OFDM的应用又涉及到了利用移动调频(FM)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)、超高速数字用户环路(VHDSL)、数字声广播(DAB)及高清晰度数字电视(HDTV)和陆地广播等各种通信系统。

2 OFDM的原理
从图1可以看出,OFDM是由一系列在频率上等间隔的副载波构成,每个副载波数字符号调制,各载波上的信号功率形式都是相同的,都为sinf/f型,它对应于时域的方波。

这就是OFDM的基本原理。

当传输信道中出现多径传播时,在接收副载波间的正交性将被破坏,使得每个副载波上的前后传输符号间以及各副载波之间发生相互干扰。

为解决这个问题,就在每个OFDM传输信号前插入一保护间隔,它是由OFDM 信号进行周期扩展而来。

只要多径时延不超过保护间隔,副载波间的正交性就不会被破坏。

由上面的分析知,为了实现OFDM,需要利用一组正交的信号作为副载波。

典型的正交信号是{1,cosΩt,cos2Ωt,…,cosmΩt,…,si nΩt,sin2Ωt,sinmΩt,…}。

如果用这样一组正交信号作为副载波,以码元周期为T的不归零方波作为基带码型,调制后经无线信道发送出去。

在接收端也是由这样一组正交信号在[0,T]内分别与发送信号进行相关运算实现解调,则中以恢复出原始信号。

OFDM调制解调基本原理见图2、图3所示。

在调制端,要发送的串行二进制数据经过数据编码器(如16QAM)形成了M个复数序列,这里D(m)=A(m)-jB(m)。

此复数序列经串并变换器变换后得到码元周期为T的M路并行码(一帧),码型选用不归零方波。

用这M路并行码调制M 个副载波来实现频分复用。

所得到的波形可由下式表示:
在接收端,对d(t)用频率为fm的正弦或余弦信号在[0,T]内进行相关运算即可得到A(m)、B(m),然后经并串变抵达和数据解码后复原与发送端相同的数据序列。

这种早期的实现方法所需设备非常复杂,当M很大时,需设置大量的正弦波发生器,滤波器、调制器及相关的解调器等设备,系统非常昂贵。

为了降低OFDM系统的复杂度和成本,人们考虑利用离散傅立叶变换(DFT)及其反变换(IDFT)来实现上述功能。

上面(7)式可改写成如下形式:
如对d(t)以fs=N/T=1/(Δt)(N为大于或等于M的正整数,其物理意义为信道数,在这里N=M)的抽样速率进行采样(满足fs 2fmax,fmax为d(t)的频谱的最高频率,可防止频率混叠),则在主值区间t=[0,T]内可得到N点离散序d(n),其中n=0,1,…,N-1。

抽样时刻为t=nΔt,则:
这说明,如果在发送端对D(m)做IDFT,将结果经信道发送至接收端,然后对接收到的信号再做DFT,取其实路,则可以不失真地恢复出原始信号D(m)。

这样就可以用离散傅立变换来实现OFDM信号的调制与解调,其实现框图如图4所示。

用DFT及IDFT来实现OFDM系统,大大降低了系统的复杂度,减小了系统成本,为OFDM的广泛应用奠定了基础。

4 OFDM实现方式的’计算机仿真
由上节可知,要实现OFDM,可以采用传统的多路正交副载波调制的方式,也可以采用傅立叶变换的方式,这两种方式所组成的系统复杂度和成本有很大差别。

目前实用的OFDM系统均采用了傅立叶变换的实现方式,该方式与传统方式相比,大大简化了系统的构成,降低了成本。

这里用计算机仿真方法对两种方式进行模拟,进一步说明两种方式具有相同的系统效果。

仿真系统用Matlab来实现,源数据采用一波形文件,采样后共有680个串行数据,将其分为34帧,每帧的20个数据分别构成10路进行码的实部和虚部。

在多路正交副载波调制方式中,用20个正交的三角波对10路码分别进行调制,将结果相加作为已调波。

在接收端再用这20个三角波对接收波进行相关解调,将解调数据与源数据进行比较。

程序流程图见图5。

在傅立叶变换方式中,使用快速傅立叶算法,直接对每帧数据进行IFFT,得到已调序列。

在接收端对接收到的序列进行FFT,还原出原始数据。

程序流程图如图6所示。

为了模拟无线通信环境,在信道中加入低幅度的高斯噪声。

图7为源数据波形与通过两种方式得到的OFDM输出波形。

可以看出,两种方式获得了相同的系统效果。

欧洲的数字声广播工程(DAB)--DABEUREKA147计划已成功地使用了OFDM技术。

为了克服多个基站可能产生的重声现象,人们在OFDM信号前增加了一定的保护时隙,有效地解决了基站间的同频干扰,实现了单频网广播,大大减少整个广播占用的频带宽度。

由于现有的专用DSP芯片最快可以在100μs内完成1024点FFT,这正好能满足8MHz带宽以内视频传输的需要,从而为应用于视频业务提供了可能。

目前,欧洲已把OFDM作为发展地面数字电视的基础;日本也将它用于发展便携电视和安装在旅游车、出租车上的车载电视。

VSAT的卫星通信网使用了OFDM技术,由于通信卫星是处于赤道上空的静止卫星,因此OFDM无需设置保护间隔,利用DFT技术实现OFDM将极大地简化主站设备的复杂性,尤其适用于向个小站发送不同的信息。

HFC(Hybrid Fiber Cable)是一种光纤/同轴混合网。

近来,OFDM被应用到有线电视网中,在干线上采用光纤传输,而用户分配网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。

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至数十微秒,这会带来码间串扰,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。

OFDM技术是近来年得到迅速发展的通信技术之一,由于其可以有效地克服多径传播中的衰落,消除符号间干扰,提高频谱利用率,已在宽带通信中获得了广泛的应用。

在早期的OFDM系统中,采用一组正交函数作为副载波,需要使用大量的正弦波发生器及调制解调器等,系统复杂,成
本高。

采用傅立叶变换方式可以有效地降低系统复杂度,减小系统成本。

对这两种实现方式的计算机仿真表明,两种方式具有相同的系统效果。

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