OFDM综述讲解

信息工程学院大作业信息工程学院大作业 文献综述文献综述 题题目目OFDM 综述 专业班级专业班级 学学号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 2015 年 12 月 15 日 1 1 / 1717 OFDM 综述 田帅 摘要摘要OFDM的英文全称为Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，中 文含义为正交频分复用。 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。其实，OFDM并不是如今发展起来的新技术，OFDM技术的应 用已有近40年的历史，主要用于军用的无线高频通信系统。但是，一个OFDM系统 的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到上世纪70年代，人们采用离散 傅立叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用 化。 80年代， 人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。 进入90年代以来， OFDM 技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。 目前OFDM技术已经被广泛应 用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统，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） 、无线局域网（WLAN）等。 关键词正交频分复用 带宽 多输入多输出 无线信道 无线网 前言 研究方向 现代社会对通信的依赖和要求越来越高，设计和开发效率更高的 通信系统成了通信工程界不断追求的目标 通信系统的效率，就是指频谱利用率 和功率利用率 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频 分复用是一种特殊的多载波调制技术，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，调制到在每个子通道上进行 传输正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开， 这样可以减少子通道之间 2 2 / 1717 的相互干扰ICI （Inter-Carrier Inteference）每个子信道上的信号带宽小于 信道的相关带宽，因此，每个子通道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号 间干扰 而且由于每个子通道的带宽仅仅是原通道带宽的一小部分，通道均衡变 得相对容易 OFDM通过多个正交的子载波将串行数据并行传输，可以增大码元的 宽度，减少单个码元占用的频带，抵抗多径引起的频率选择性衰落，可以有效克 服码间串扰，降低系统对均衡技术的要求，是支持未来移动通信，特别是移动多 媒体通信的主要技术之一。 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。 OFDM是正交频分复用的英文缩写。 正交频分复用是一种特殊的多载波传输方 案。OFDM应用离散傅里叶变换（DFT）和其逆变换（IDFT）方法解决了产生多个 互相正交的子载波和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更使多载波传输系统的复杂度大大降 低。 从此OFDM技术开始走向实用。 但是应用OFDM系统仍然需要大量繁杂的数字信 号处理过程， 而当时还缺乏数字处理功能强大的元器件，因此OFDM技术迟迟没有 得到迅速发展。 历史渊源近些年来，集成数字电路和数字信号处理器件的迅猛发展，以及 对无线通信高速率要求的日趋迫切，OFDM技术再次受到了重视。 OFDM仿真器在上个世纪60年代已经提出了使用平行数据传输和频分复用 FDM的概念。1970年，美国申请和发明了一个专利，其思想是采用平行的数据 和子信道相互重叠的频分复用来消除对高速均衡的依赖， 用于抵制冲激噪声和多 径失真，而能充分利用带宽。这项技术最初主要用于军事通信系统。但在以后相 当长的一段时间， OFDM理论迈向实践的脚步放缓了。由于OFDM各个子载波之间相 互正交，采用FFT实现这种调制，但在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂 度、 发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素都成 为OFDM技术实现的制约条件。在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，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 也都得到了解决，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的 3 3 / 1717 领域。 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的电话线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统。 OFDM由于技术的可实现性， 在二十世纪90年代， OFDM广泛用于各种数字传输 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 的无线局域网标准，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。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。欧洲电信组织ETsl的宽带射频接入网的局域网标准HiperiLAN2也把 OFDM定为它的调制标准技术。 目前现状由于技术的可实现性，在二十世纪90年代，OFDM广泛用于各种数 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5GHz的无线局域网标准， 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。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。 欧洲电信组织ETsl的宽带射频接入网的局域网标准HiperiLAN2 也把OFDM定为它的调制标准技术。 2001年，IEEE802.16通过了无线城域网标准，该标准根据使用频段的不同， 具