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。

关键词：正交频分复用多载波调制

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。

1 正交频分复用技术的发展

OFDM的概念于20世纪50～60年代提出，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。

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/s的电话线MODEM。

1984年，Cimini提出了一种适于无线信道传送数据的OFDM方案。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、超高速数字用户环路、数字声广播及高清晰度数字电视和陆地广

播等各种通信系统。

2 OFDM的原理

OFDM技术是一种多载波调制技术，其特点是各副载波相互正交。

设{fm}是一组载波频率，各载波频率的关系为

{fm}=f0+m/T m=0,1,2,…N-1

式中，T是单元码的持续时间，f0是发送频率。

作为载波的单元信号组定义为[16]:

式中l的物理意义对应于“帧”。

其频谱相互交叠，如图1所示。

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。