正交频分复用OFDM

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OFDM原理及实现

OFDM原理及实现

2023-11-09•OFDM原理•OFDM实现的关键技术•OFDM系统设计目录•OFDM系统性能评估•OFDM系统应用01 OFDM原理OFDM(正交频分复用)是一种无线通信传输技术,其主要思想是将高速数据流分割为多个低速子数据流,并在多个正交子载波上并行传输。

OFDM技术可以有效抵抗多径效应和频率选择性衰落,提高频谱利用率,实现高速数据传输。

OFDM基本概念OFDM系统主要由调制器、IFFT/FFT变换器和并/串转换器等组成。

调制器负责将输入的数据符号调制到各个子载波上,IFFT/FFT变换器则进行时域/频域变换,实现子载波的并行传输,最后通过并/串转换器将数据符号转换为串行信号进行传输。

OFDM系统组成OFDM信号调制主要采用QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等调制方式,将输入的数据符号调制到各个子载波上。

QAM是一种同时对幅度和相位进行调制的调制方式,其调制符号由幅度和相位共同表示。

OFDM信号解调需要经过串/并转换、FFT/IFFT变换、解调等步骤。

串/并转换器将接收到的串行信号转换为并行信号,然后通过FFT/IFFT变换器进行频域/时域变换,得到各个子载波上的数据符号。

最后,解调器对数据符号进行解调,恢复出原始的数据。

02 OFDM实现的关键技术IFFT和FFT算法快速傅里叶变换(FFT)算法FFT是一种高效计算离散傅里叶变换(DFT)及其逆变换的算法,用于将信号从时域转换到频域,以及从频域转换到时域。

在OFDM系统中,FFT用于接收端解调数据,而IFFT则用于发射端调制数据。

逆快速傅里叶变换(IFFT)算法IFFT是FFT的逆运算,用于将信号从频域转换到时域。

在OFDM系统中,IFFT用于将调制后的数据转换为时域信号进行发射。

为了消除多径效应和符号间干扰(ISI),OFDM系统在每个符号之间插入了一段保护间隔。

保护间隔通常为一段循环前缀,其长度与符号长度相同。

ofdm信号时域表达式和频域表达式以及仿真

ofdm信号时域表达式和频域表达式以及仿真

ofdm信号时域表达式和频域表达式以及仿真OFDM信号(正交频分复用信号)是一种在无线通信系统中广泛使用的调制技术。

它通过将高速数据流分成多个低速数据流,并在频域上将这些数据流正交地传输以提高频谱利用率。

OFDM信号的时域表达式可以通过逆离散傅里叶变换(IDFT)得到。

假设OFDM信号的符号数为N,子载波数为M(M=N),每个子载波的频域信号为X(k),则OFDM信号的时域表达式可以表示为:x(n) = ∑[X(k) * e^(j2πkn/N)],n=0,1,2,...,N-1其中,k表示子载波的索引,n表示离散时间。

以上式子表示了OFDM信号在时域上的波形。

OFDM信号的频域表达式可以通过离散傅里叶变换(DFT)得到。

将上述时域表达式进行傅里叶变换,可以得到OFDM信号的频域表达式:X(k) = (1/N) * ∑[x(n) * e^(-j2πkn/N)],k=0,1,2,...,N-1其中,X(k)表示OFDM信号在频域上的谱。

可以看出,OFDM信号在频域上是将子载波的频域信号叠加得到的。

为了更好地理解OFDM信号的时域和频域特性,可以通过仿真来展示。

以下是一个OFDM信号的时域和频域仿真示例。

假设OFDM系统的参数为:子载波数量N=64,子载波间隔为Δf=15kHz,采样率为Fs=1MHz,每个子载波的符号数目为K=48。

首先生成一个长度为K=48的复数信号,表示OFDM信号的频域信号。

然后将这个频域信号通过逆离散傅里叶变换(IDFT)转换为时域信号。

得到的时域信号为长度为N=64的序列。

接着,对时域信号进行离散傅里叶变换(DFT),得到OFDM信号的频域表达式。

通过将频域信号的幅度谱和相位谱分别绘制出来,可以观察到不同子载波的频域特性以及信号的总体频谱分布。

最后,可以绘制OFDM信号的时域波形,通过观察时域波形的幅度、波形间的间隔等特征,评估OFDM信号的性能。

通过以上仿真,可以更好地理解OFDM信号的时域和频域特性。

浅解oFDM(正交频分复用)通信技术

浅解oFDM(正交频分复用)通信技术
送滤波器和接受滤波器 . 这样 就大大增加了系统 的复杂度 和
OD F M调制器如 图 2所示 。 要发送 的串行二进制数据经

变换器变换后得到码元周期 为 T的 M路并行码 ,码 型选用 不归零方波。用这 M路并行码调制 M个 子载 波来 实现频分
分别与发送信号进行相关运算实现解调 ,恢复 出原始信 号。
OD F M解调器如图 3 所示 。
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图 1 正交频分复用信号的频谱示意图



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当传输信道 中出现多径传播时 , 接收子载波 间的正交性
就会被破坏 , 使得每个子载波上 的前后传输符号 间以及各个 子载波 间发 生相互干扰 。为解决这个 问题 , 在每个 O D F M传 输信号前 面插入一个保 护间隔 , 它是 由 O D F M信号进行周期 扩 展得 到的。只要 多径 时延不超过保护 间隔 , 子载波间的正
波作为基带码型 , 经调制器调制后送人信道传输 。 5 l 2 科技视界 s INc cE E&T c N L YVE E H 。 。G Iw
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科 技 视 界
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成本。同时 , 了减小各个子载波间 的相互串扰 , 为 各子载波 间 必须保持足够 的频率 间隔 ,这样会降低 系统 的频 率利 用率 。 而现代 O D F M系统采用数字信号处理技术 , 子载波 的产生 各 和接收都 由数字信号处理算法完成 , 极大地简化 了系统 的结
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OFDM基本原理(详细全面)

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索引调制

ofdm索引调制

ofdm索引调制摘要:1.OFDM 简介2.索引调制的原理3.OFDM 中的索引调制应用4.索引调制在OFDM 中的优势5.索引调制的发展前景正文:1.OFDM 简介正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种广泛应用于数字通信领域的多载波调制技术。

其主要原理是将高速数据流通过频谱分析,分解成若干个低速子载波,然后将这些子载波进行正交调制,最后将调制后的子载波叠加并传输。

在接收端,通过正交解调将各个子载波的信号恢复,从而实现高速数据的传输。

2.索引调制的原理索引调制(Index Modulation,IM)是一种基于调制符号的编码方式,通过改变调制符号的索引值来表示不同的数据。

在OFDM 系统中,数据符号和索引符号共同构成了调制符号,其中数据符号用于表示信息数据,而索引符号用于表示调制符号的位置。

这种调制方式可以有效提高信号的频谱利用率,降低多径效应的影响,从而提高通信系统的性能。

3.OFDM 中的索引调制应用在OFDM 系统中,索引调制应用在数据子载波和索引子载波的分配上。

发送端将数据子载波和索引子载波分别进行正交调制,并将它们叠加在一起。

接收端在接收到信号后,首先通过正交解调将各个子载波的信号恢复,然后根据索引子载波的调制符号来确定数据子载波的调制符号,从而实现数据的解调。

4.索引调制在OFDM 中的优势索引调制在OFDM 系统中具有以下优势:(1)提高频谱利用率:通过将数据符号和索引符号共同构成调制符号,可以有效提高信号的频谱利用率。

(2)降低多径效应影响:由于索引调制可以确定调制符号的位置,因此可以降低多径效应对信号的影响,从而提高通信系统的性能。

(3)简化接收端处理:在接收端,通过正交解调后,可以根据索引子载波的调制符号确定数据子载波的调制符号,从而简化了接收端的处理过程。

5.索引调制的发展前景随着通信技术的不断发展,索引调制在OFDM 系统中的应用前景十分广阔。

ofdm雷达原理 -回复

ofdm雷达原理 -回复

ofdm雷达原理-回复OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)是一种广泛应用于无线通信系统的调制技术,也被应用于雷达领域。

OFDM雷达借鉴了OFDM在无线通信系统中的优点,在雷达信号处理中采用多子载波的方式进行数据传输和接收。

本文将逐步解释OFDM雷达的原理和工作过程。

第一部分:OFDM基础知识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流,并将每个子流分配给不同的载波。

这些子载波彼此正交,意味着它们的频率相互独立,相互之间不会产生干扰。

这使得OFDM系统具有较高的抗多径和频率选择性衰落能力。

在雷达系统中,OFDM技术可以提供较高的分辨率和抗噪声能力。

第二部分:OFDM雷达的原理OFDM雷达通过将雷达信号分成多个子载波来传输和接收数据。

首先,雷达系统会将原始信号进行FFT(快速傅里叶变换)处理,将其转换为频域信号。

然后,将频域信号分成多个不重叠的子载波,并在每个子载波上传输不同的数据。

接收端接收到经过多径传播的OFDM雷达信号后,将其进行反向过程,即将接收到的信号进行IFFT处理,恢复为时域信号。

最后,通过信号处理和解调,从中恢复出目标信息。

第三部分:OFDM雷达的工作过程OFDM雷达的工作过程可以分为发射端和接收端两部分。

在发射端,原始信号经过FFT变换转换为频域信号,并经过映射和调制生成多个子载波。

这些子载波通过雷达天线发送出去,并与目标反射回来的信号混合。

在接收端,接收到的信号经过一系列处理和解调的步骤,首先进行FFT处理,将信号转换为频域信号。

然后,对每个子载波进行解码和解调,并将其恢复为原始的目标信息。

最后,对接收到的结果进行后处理和目标检测等操作,从中提取出目标的位置和特征。

第四部分:OFDM雷达的优势和应用OFDM雷达相较于传统的脉冲雷达具有多个优势。

首先,使用多个子载波提高了雷达系统的频带利用率,实现更高的数据传输率和较高的空时分辨率。

LTE入门篇-4:OFDM

LTE入门篇-4:OFDM

LTE⼊门篇-4:OFDMOFDM是LTE物理层最基础的技术。

MIMO、带宽⾃适应技术、动态资源调度技术都建⽴在OFDM技术之上得以实现。

LTE标准体系最基础、最复杂、最个性的地⽅是物理层。

1.OFDM正交频分复⽤技术,由多载波技术MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)发展⽽来,OFDM既属于调制技术,⼜属于复⽤技术。

采⽤快速傅⾥叶变换FFT可以很好地实现OFDM技术,在以前由于技术条件限制,实现傅⾥叶变换的设备难度⼤,直到DSP芯⽚技术发展,FFT技术实现设备成本降低,OFDM技术才⾛向⾼速数字移动通信领域。

⾸批应⽤OFDM技术的⽆线制式有WLAN、WiMax等。

1.1 OFDM和CDMA多址技术是任何⽆线制式的关键技术。

LTE标准制定时⾯临的两⼤选择是CDMA和OFDM。

不选择CDMA的原因如下:⾸先CDMA不适合宽带传输,CDMA相对于GSM不过是增加了系统容量,提⾼了系统抗⼲扰能⼒。

但CDMA在⼤带宽时,扩频实现困难,器件复杂度增加。

所以WCDMA不能把带宽从5MHz增加到20MHz或更⼤。

假如未来⽆线制式⽀持100MHz,CDMA缺点更⼤,但OFDM不存在这个问题。

其次CDMA属于⾼通专利,每年需要向其⽀付⾼额专利费⽤。

最后,从频谱效率上讲,在5MHz带宽时两者频谱效率差不多,在更⾼带宽时,OFDM的优势才逐渐体现。

使⽤CDMA⽆法满⾜LTE制定的带宽灵活配置、时延低、容量⼤、系统复杂度低的演进⽬标,OFDM是真正适⽤于宽度传输的技术。

LTE采⽤OFDM,空中接⼝的处理相对简单,有利于设计全新的物理层架构,有利于使⽤更⼤的带宽,有利于更⾼阶的MIMO技术实现,降低终端复杂性,⽅便实现LTE确定的演进⽬标。

1.2 OFDM本质OFDM本质上是⼀个频分复⽤系统。

FDM并不陌⽣,⽤收⾳机接收⼴播时,不同⼴播电台使⽤不同频率,经过带通滤波器的通带,把想要听的⼴播电台接收下来,如图所⽰。

正交频分复用定义

正交频分复用定义

正交频分复用(OFDM)是一种数字调制技术,用于无线通信系统中的数据传输。

它通过将数据分成许多小的数据包,并将这些数据包通过多个正交的载波进行调制,从而能够在带宽有限的情况下实现高速数据传输。

载波是数字信号波形的基本单元,每个载波由一个频率和相位确定的波形组成。

正交意味着这些载波具有相同的频率间隔和时间间隔,并且它们相互垂直,这意味着它们不会重叠。

OFDM技术的优点包括:抗干扰性强、传输速率高、对带宽的利用率高、易于实现等。

因此,它被广泛应用于无线通信系统中,如数字电视、无线局域网和移动通信等。

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设想5G时代会给我们的生活带来什么变化现在已经有很多人预言将来的5G将是无线移动通信的一场革命,上网速度就不用多说了。

3D视觉体验就成为普通大众都可以享受的事情,而不再需要去电影院。

5G时代首先迎来的将是无线设备数量的大爆炸,镜框、花盆、腰带、冰箱、鱼缸、饭碗、茶杯、沙发……你能见到的东西都有无线通信设备附件,1平方公里会有上百万个设备通过无线的方式加入了互联网,平均服务每个人的无线设备会有上千个,所有的东西都成为了互联网的一部分。

即“互联所有”。

“设备互通”也将是5G时代的典型特征,即设备之间不用人工干预的互通互联互操作。

公路和停车场的车辆,它们之间相互通信沟通情况,并帮助车主做出最佳的规划。

你走在大街上,临近店铺自动给你的手机发广告(很明显,有很多人不喜欢这个功能,会有一种随时都在接收小广告的感觉)因此,我们的手机自然也会根据你的个性喜好设定,智能地选择把这些小广告通知给你或自动屏蔽。

冰箱与微波炉,空调与门窗,现实有关联的设备都在后台默默地高速通信,并为你营建智能的办公和家居环境。

就像现在很多科幻电影里面的人工智能管家一样。

路灯、垃圾筒、广告牌…….到处都可能设置着无线入网的传感器,并形成了一张全时段多手段的立体监控网,比现在大街上的摄像头要强大得多,这会极大地提高隐匿成本,犯罪后想“大隐隐于市”将不再可能。

那我们这些守法公民的隐私呢?5G时代监控数据的使用将是严格分级的,不相关人士得不到你的行踪,信息安全是以用户为中心的全寿命周期主动防护,不是被动响应式和事后补救式,它会在后台默默地保护着你。

OFDMOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation),多载波调制的一种。

OFDM技术由MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)发展而来。

OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一,它的调制和解调是分别基于IFFT和FFT来实现的,是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。

在通信系统中,信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽要宽得多。

如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的,为了能够充分利用信道的带宽,就可以采用频分复用的方法。

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,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(ISI) 。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上可以看成平坦性衰落,从而可以消除码间串扰,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。

OFDM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。

基本原理通常的数字调制都是在单个载波上进行,如PSK、QAM等。

这种单载波的调制方法易发生码间干扰而增加误码率,而且在多径传播的环境中因受瑞利衰落的影响而会造成突发误码。

若将高速率的串行数据转换为若干低速率数据流,每个低速数据流对应一个载波进行调制,组成一个多载波的同时调制的并行传输系统。

这样将总的信号带宽划分为N个互不重叠的子通道(频带小于Δf),N个子通道进行正交频分多重调制,就可克服上述单载波串行数据系统的缺陷。

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。

OFDM中的各个载波是相互正交的,每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期,每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠,这样便减小了载波间的干扰。

由于载波间有部分重叠,所以它比传统的FDMA提高了频带利用率。

在OFDM传播过程中,高速信息数据流通过串并变换,分配到速率相对较低的若干子信道中传输,每个子信道中的符号周期相对增加,这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。

另外,由于引入保护间隔,在保护间隔大于最大多径时延扩展的情况下,可以最大限度地消除多径带来的符号间干扰。

如果用循环前缀作为保护间隔,还可避免多径带来的信道间干扰。

在过去的频分复用(FDM)系统中,整个带宽分成N个子频带,子频带之间不重叠,为了避免子频带间相互干扰,频带间通常加保护带宽,但这会使频谱利用率下降。

为了克服这个缺点,OFDM采用N个重叠的子频带,子频带间正交,因而在接收端无需分离频谱就可将信号接收下来。

OFDM系统的一个主要优点是正交的子载波可以利用快速傅利叶变换(FFT/IFFT)实现调制和解调。

对于N点的IFFT运算,需要实施N^2次复数乘法,而采用常见的基于2的IFFT算法,其复数乘法仅为(N/2)log2N,可显著降低运算复杂度。

在OFDM系统的发射端加入保护间隔,主要是为了消除多径所造成的ISI。

其方法是在OFDM 符号保护间隔内填入循环前缀,以保证在FFT周期内OFDM符号的时延副本内包含的波形周期个数也是整数。

这样时延小于保护间隔的信号就不会在解调过程中产生ISI。

由于OFDM 技术有较强的抗ISI能力以及高频谱效率,2001年开始应用于光通信中,相当多的研究表明了该技术在光通信中的可行性。

发展历史20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是一种特殊的多载波传输方案。

OFDM应用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。

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。

在20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。

1999年,IEEE802.11a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。

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OFDM系统的结构非常复杂,从而限制了其进一步推广。

直到20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。

由于OFDM的频率利用率最高,又适用于FFT算法处理,近年来在多种系统得到成功的应用,在理论和技术上已经成熟。

因此,3GPP/3GPP2成员多数推荐OFDM作为第四代移动通讯无线接入技术之一。

目前,OFDM技术在4G LTE技术中已得到使用,是LTE三大关键技术之一,预计在5G仍然作为主要的调制方式。

基本模型OFDM是一种多载波调制方式,通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落,其基本原理是将信号分割为N个子信号,然后用N个子信号分别调制N个相互正交的子载波。

由于子载波的频谱相互重叠,因而可以得到较高的频谱效率。

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。

当采用单载波调制时,为减小ISI的影响,需要采用多级均衡器,这会遇到收敛和复杂性高等问题。

在发射端,首先对比特流进行QAM或QPSK调制,然后依次经过串并变换和IFFT变换,再将并行数据转化为串行数据,加上保护间隔(又称“循环前缀”),形成OFDM码元。

在组帧时,须加入同步序列和信道估计序列,以便接收端进行突发检测、同步和信道估计,最后输出正交的基带信号。

当接收机检测到信号到达时,首先进行同步和信道估计。

当完成时间同步、小数倍频偏估计和纠正后,经过FFT变换,进行整数倍频偏估计和纠正,此时得到的数据是QAM或QPSK 的已调数据。

对该数据进行相应的解调,就可得到比特流。

FDM/FDMA(频分复用/多址)技术其实是传统的技术,将较宽的频带分成若干较窄的子带(子载波)进行并行发送是最朴素的实现宽带传输的方法。

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