正交频分复用技术及其在无线网络中的应用
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。
OFDM技术在4G移动通信中的应用
OFDM技术在4G移动通信中的应用1、OFDM技术概述OFDM技术又被称为正交频分复用技术,是多载波调制技术的一类分支技术。
它是一种能够显著提高载波频谱利用率并使每个载波能相互正交,稳定、高效地在无线环境下进行高速通信传输的技术。
OFDM技术的核心是将频域中的信道变为各个正交子的信道,通过子载波对各子信道调制。
同时,由于每个子载波是采用的并行传输,所以移动通信系统中的上、下行链路都将同时接收多种调制,极大地提高了载波频谱的利用率并能使各个载波之间具有正交性,保证移动通信过程中无失真。
目前,针对4G移动通信系统的开发,使用了OFDM技术,并在信道估计、同步及同步误差、与多址技术的结合、编码技术等技术层面做出了重大的突破。
OFDM技术在无线移动通信系统中得到了广泛的应用。
其结构如下图所示。
▲OFDM系统框图2、OFDM技术的优势OFDM之所被广泛地应用于移动通信系统中,是其拥有众多的技术优点。
特别是在4G移动通信系统中的应用,作为重要的技术它具有下面这些优势:（1）受宽带带宽影响较小,OFDM技术具有高效的数据通信能力,在带宽较窄的情况下依然能够进行大规模数据的通信。
正式其高效、大规模通信的特点,使其在欧洲、亚洲的通信运营商中受到广泛的青睐;（2）OFDM技术能显著提升通信过程中的信道利用率,使得有限的载波频谱资源得到了充分的利用,各个载波之间具有正交性;（3）OFDM技术能够适应变化的移动通信环境,抵抗移动通信环境的变化冲击。
OFDM技术能够动态适应信道数据传输能力的改变。
特别是在高层建筑、人口集中地区等复杂环境下,OFDM技术能够保证数据通信过程的稳定抵消影响。
3、OFDM技术在4G中应用的关键技术现如今,移动通信系统中4G移动通信是个人通信的主要形式,并随着人类社会的信息需求日趋发展。
其日趋成熟的发展是离不开OFDM这一关键技术在4G移动通信中应用的。
（1）信道估计OFDM技术的核心技术之一就是信道估计。
wifi频分复用
Wi-Fi产品中的OFDM技术2011-01-20 18:51:24近年来，正交频分复用(OFDM)技术因其可有效对抗多径干扰(ISI)和提高系统容量而受到人们的极大关注，已在数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、无线局域网(WLAN)，Wi-Fi 产品中得到广泛应用，是第四代移动通信系统的有力竞争者。
OFDM技术的基本原理正交频分复用(OFDM)的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换分解成若干子比特流，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。
由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。
并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰。
而且，一般采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的信道间干扰。
同时OFDM 将发送的信息埋藏在载波系数中，其载波具有正交性，载波之间的频谱可以相互交迭，提高了频谱利用率。
OFDM的基本工作过程在OFDM的发射部分，将串行码元符号转换成并行码元符号，并行行数等于子载波数量，形成子载波符号序列；对每个子载波序列做编码；将每个子载波符号转化成复数的相位表现形式；将每个子载波符号序列调制在相应的IFFT BIN上，包括共轭部分的子载波序列；实施IFFF得到时域离散的OFDM信号采样点。
实现OFDM 调制的关键是子载波频率和符号率的关系，子载波频率以1/NT的整数倍分割，每个子载波的符号率为1/NT (symbols/sec)。
每个子载波调制的效果使其呈现sin(x)/x形状，sin(x)/x的0点落在频率横坐标的1/NT的各个整数倍上，每个子载波的频谱峰值正对横坐标的各个子载波频率点k/NT上，一个载波频率点正好落在其它子载波频率对应的频谱0点上，这意味着发送过程中尽管各个载波的频谱重叠，但互不干扰，子载波紧密相连使得带宽利用率很高。
OFDM技术在各个领域的应用
OFDM技术在各个领域的应用2007年7月30日 11:04 计算机世界评论( 0) 阅读：次作者：山东省信息产业厅韩旭东从技术层面来看，第四代移动通信系统将有望以OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）为核心技术，主要理由是无线电频率使用效益高、抗噪声能力强、适合高速数据传输等。
然而OFDM仍有许多问题待解决，不过部分标准的制订工作已经接近尾声且即将商用化（如数字音频广播），目前，OFDM技术已经广泛应用于无线局域网领域，但若要应用在移动通信领域仍需时日。
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中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（A DSL）、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)、无线城域网、无线局域网（WLAN），甚至3G的CDMA也开始引入OFDM技术思想以提升其性能。
技术不再陌生OFDM（正交频分复用技术）是一种无线环境下的高速传输技术。
众所周知，无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内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。
这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率，如图所示。
另一方面，OFDM技术也存在缺陷：对频率偏移和相位噪声很敏感；峰值与均值功率比相对较大，这个比值的增大会降低射频放大器的效率。
应用日益广泛近年来，围绕OFDM存在的两个缺陷，业内人士进行了大量研究工作，并且已经取得了进展。
OFDM技术既可用于移动的无线网络，也可以用于固定的无线网络，它通过在楼层、使用者、交通工具和现场之间的信号切换，有效地解决了其中的信息冲突问题。
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。
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(OFDM)技术在无线局域网中的应用
正交频分复用(OFDM)技术在无线局域网中的应用
赵旭凇
【期刊名称】《电信工程技术与标准化》
【年(卷),期】2003(000)005
【摘要】本文首先介绍了OFDM的原理、采用基带FFT算法的系统实现及其优缺点,随后着重阐述了OFDM在无线局域网中应用的优势和存在的问题,最后给出了一个实例--IEEE 802.11a标准中的OFDM.
【总页数】5页(P66-70)
【作者】赵旭凇
【作者单位】中京邮电通信设计院,北京,100035
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.OFDM技术在无线局域网中的应用 [J], 刘峰;都妍美
2.正交频分复用(OFDM)技术及其应用 [J], 彭宏;李瑞麟
3.正交频分复用技术在无线局域网中的应用 [J], 冯祥;梁伟洋
4.正交频分复用技术在高速无线局域网上的应用 [J], 赵再军
5.正交频分复用（OFDM）技术在军事遥控遥测系统中的应用 [J], 黄祖圣
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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。
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正交频 分复 用技术及其在无 线网络 中的应用
吉淑娇 ，高林林
（ 长春大学 电子信息工程学院 ，吉林 长春 １０ ２ ） ３ ０ ２
摘
要： 正交频分 复 用技 术 （ Ｆ Ｍ） 一 种特 殊 的 多载 波传 输 方 案。 它 能 够有 效地 克服 频 率 选择 ＯＤ 是
性 衰 落， 因此 目前 它是 在 宽带无 线通信 中广泛 应 用的 一种技 术。本 论 文主 要是 介 绍 Ｏ Ｄ 的一 些 ＦＭ
为零 。
关键 词 ： 交频 分复 用技 术 （ Ｆ Ｍ） Ｈ ｐ ｒＡ ／ ； Ｔ Ａ 正 Ｏ Ｄ ； ｉｅＬ Ｎ ２ ＭＡ Ｌ Ｂ 中图分 类 号 ： Ｎ １ ． ２ Ｔ ９９７ 文献标 识码 ： Ａ
ＯＤ Ｆ Ｍ它 可 以被看作 是一 种调制 技 术 ， 也可 以当作 一 种 复用 技术 。Ｏ Ｄ 把 高速 的 数据 流通 过 串并 变 ＦＭ 换 ， 配到 速度 相对 较低 的若 干个 频率 子信 道 中进 行传 输 ， 分 而且 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ技 术很 好 地利 用控 制方 法 ， 频 率利 使 用率有 所 提高 。 目前 Ｏ Ｄ 技术 已经 被广 泛应 用于 广播式 的音 频 和视频 领 域和 民用 通信 系统 中， 如数 字 ＦＭ 例 视频广 播 、 高清 晰度 电视 、 线局域 网等 … 。 无 Ｍａ ａ ｔｂ是集 数值计 算 、 ｌ 符号运 算及 图形处 理 等强 大 功 能于 一体 的科 学 计 算 语 言 ， 以直接 处 理矩 阵 或 可 者数组 ， 句精炼 ， 程效率 高 ，ｉ ｌ ｋ软件 包是 Ｍａａ 境下 的仿 真工具 ， 语 编 Ｓ ｉ ｍｕｎ ｔｂ环 ｌ 它可 以进行 动态 系统建模 、 仿 真及综 合分 析 。Ｓｍ ｌ ｋ提供 了 ｓ函数 ， ｉｕｉ ｎ 即系统 函数 ， 使 用户 可 以 利用 Ｍ ｔｂ Ｃ 语 言 ， 它 ａｌ ， ａ Ｃ＋ ＋语 言 以及 ＦＲＲ Ｏ Ｔ ＡＮ等语 言 的程序 创建 自定 义的 Ｓ ｌ ｋ模块 。 ｉ ｉ ｍｕｎ
１ Ｏ Ｄ 基本原理 Ｆ Ｍ
Ｏ Ｄ 系统收 发机 的典 型框 图如 图 １ 示 。发 送端将 被 传输 的数 字信 号 转换 成 子 载波 幅度 和相 位 ＦＭ 所
的映射， 并进行离散傅里叶反变换
（Ｄ Ｆ 将 数 据 的频 谱 表 达 式 变 到 时 ＩＦ ）
域上 。Ｉ 【 换 与 Ｉ Ｆ Ｆ ＇ ｒ变 Ｄ Ｔ变 换 的作用
ＨｐｒＡ ／ ｉ Ｌ Ｎ ２的协议栈由两大部分组成 ： ｅ 控制和用户部分。用户部分主要负责通过 已建立 的连接信道进 行通信 ， 而控制部分主要负责对连接建立 ， 释放和监督等进行控制和管理 ， ｉ ｒＡ ／ Ｈｐ Ｌ Ｎ ２的协议结构可以分 ３ ｅ 个 基本 层 ： 物理层 ， 据链 路层 和控 制层 。 数
碉
ｔ ｍ ｉ
相同， 只是有更高 的计算 效率 ， 以 所 适 用 于所有 的应 用 系 统 。其 中 ， 上半
部 分对应 于 发 射 机链 路 ， 半 部 分对 一 下 晤
匡 变 并 载 换波 由调 制 护 保 插
图 １ Ｏ Ｄ 系统 基 本 框 图 Ｆ Ｍ
应 接 机 路 由 Ｆ操 类 于 收 链 。 于Ｆ 作 ｒ
４ ３
或发送 。当信号独立于系统ｒ ＦＴ ｒ
２ ｏ Ｄ 在无 线局域 网中的应用 Ｆ Ｍ
在新 一代 ＷＬ Ｎ技 术 标准— — 欧洲 的 Ｈ ｐ ｒＡ ／ Ａ ｉｅＬ Ｎ ２中 ， 采 用 了 Ｏ Ｄ 技 术 。ＨｉｅＬ Ｎ ２物理 层 应用 均 ＦＭ ｐ ｒＡ ／
基础技 术 原理 ， 以及 它在无 线 网络 中的 应 用 ， 重点 研 究 其在 欧 洲 的 Ｈ ｐ ｒＡ ／ ｉｅＬ Ｎ ２的标 准 中的应 用。
最后 用 Ｍａｌ ｔｂ进行 系统仿真 ， ａ 仿真 结果表 明 系统信 噪 比 （Ｎ 大 于 ２ Ｓ Ｒ） ０以后 ， 系统误 比特 率 （ Ｅ Ｂ Ｒ）
收 稿 日期 ：０ ８０ —８ ２０ －７１
作者简介 ： 淑娇 （ ９８ ） 女 ， 吉 １７ 一 ， 吉林 省农安县人 ， 长春大学 电子 信息工程 学院助教 ， 硕士 ， 主要 从事控制 网络技术 及 Ｐ Ｃ方面 Ｌ
的研 究 。
第 ５期
吉淑娇 ， ： 等 正交频分 复用 技术及其在无线 网络 中的应用
第 １卷 ８
第 ５期
长
春
大
学
学
报
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ５ １１ ．
０ｃ． ｏ ｔ２ ０８
２０ ０ ８年 ｌ Ｏ月
Ｊ ＵＲＮ ＨＡＮＧＣ Ｏ ＡＬ ＯＦ Ｃ ＨＵＮ ＵＮＩ ＥＲ ｒｒ Ｖ ＳＩ Ｙ
文章 编 号 ：０ ９— ９ ７ ２０ ）５— ０ ２— ３ １０ ３ ０ （０ ８ ０ ０４ ０
３ 系统仿真
我们运用 Ｍ ｔｂ Ｏ Ｄ ａ ａ 对 Ｆ Ｍ系统进行 了仿真 ， Ｍ ｔ ｂ ｌ 在 ａａ 通信仿真 中， ｌ 通信工具箱 中包含 了对通信系统进
了 Ｏ Ｄ 和链 路 自适应 技术 ， 体接 人控 制 （ Ｃ， ｄａＡ ｃｓ Ｃ ｎ ｏ） 采 用 面 向连 接 ， 中资源 控 制 的 ＦＭ 媒 ＭＡ Ｍｅｉ ｃｅｓ ｏｔ １层 ｒ 集
Ｔ Ｍ ／Ｄ Ｄ Ａ Ｔ Ｄ方式和无线 Ａ Ｍ技术 ， Ｔ 其最高速达 ５ Ｍ ｉ ｓ实际应用最低也能保持在 ２ Ｍ ｉ ｓ ４ ｂ／ ， ｔ ０ ｂ ／ 左右。 ｔ
似于 Ｉ Ｔ因此发射机和接收机可以 Ｆ ， Ｆ
使 用 同一硬 件 设 备 。 当然 ， 种 复杂 这
性 的节 约 意 味 着 该 收 发 机 不 能 同 时
ｌ 莲
Ｉ
一
进 行发送 和接 收操作 。
接收端进行发送端的相反 的操作 ， 将射频信号与基带信号进行混频处理 ， 并用 Ｆ Ｔ Ｆ 变换分解频域信号 ， 子载波的幅度和相位被采集出来并转换回数字信号。ＩＦ 和 Ｆ Ｉ Ｆｒ Ｆ’ 互为反变换 ， 选择适当的变换将信号接收