OFDM通信技术浅析
OFDM详解
Q1、为什么使用OFDM ？A1、OFDM 技术基于多载波，是正交的FDM ，可以用于提升容量，主要在基站侧使用。
早期的多载波方案：合路器：让多路信号共用一根馈线和一副天线；使用合路器的条件：载波的频率跨度不能太大，因为天线的增益与工作的频段相关。
使用合路器带来的挑战：ISI华为公司提出的专利——在基带实现多载波合路的OFDM 方案：在该方案中，用一个大的IFFT 承载多个载波，每个载波的数据放在大的IFFT 的输入端不同的区域，经过IFFT 后得到多个载波的基带信号，然后通过射频发送出去。
Q2、FDM 是正交技术吗？A2、FDM 也是正交技术，利用滤波器滤除其他载波的干扰，从而分离出指定的载波，属于功率正交。
Q3、FDM 正交的条件？A3、载波之间需要频率的保护间隔。
Q4、既然FDM 属于正交技术，那么为什么还会有OFDM 呢？A4、FDM 属于功率正交技术，而OFDM 属于能量正交技术，OFDM 的正交体现在子载波之间能量正交。
Q5、CDMA 与OFDM 之间的关系？A5、CDMA 使用的扩频码，一般为正交码，比如Walsh 码实现正交，用数学公式表示为： 如果只有一个数据符号为x (k )，使用长度为Q 的扩频码c (k)=[c 1(k),c 2(k),⋯,c Q (k)]T∈ℂQ×1,k =1,⋯,K ，扩频后的信号可以表达为x sp (k)=c (k)x (k)∈ℂQ×1,k =1,⋯,K在OFDM中数学过程相同，不同的是扩频码为复指数序列，即c(k)=[1,e j 2πQ(k−1),e j2πQ2(k−1),⋯,e j2πQ(Q−1)(k−1)]T∈ℂQ×1,k=1,⋯,K，复指数序列之间相互正交，实现能量正交。
如果由Ｋ个用户符号，则x sp=∑K k=1x(k)c(k)，用矩阵表示为x sp=Cx，其中x=[x(1),x(2),⋯,x(K)]T∈ℂK×1,k=1,⋯,K;C=[11⋯11e j2πQ⋯e j2πQ(K−1)⋮⋮⋱⋮1e j2πQ(Q−1)⋯e j2πQ(Q−1)(K−1)]∈ℂQ×K 。
OFDM技术的优缺点分析(1)
OFDM技术的优缺点分析OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）在现代通信领域中被广泛采用。
它被用于无线、有线、光纤、移动通信等多种通信领域，具有很多优点，但也有一些缺点。
在本文中，我们将分析 OFDM 技术的优缺点。
优点抗多径衰落OFDM 技术最主要的优点之一是它对多路径的抵抗能力更强。
多路径干扰结果在接收端的干扰众多，会充值干扰的严重性和接收端信号与噪声比的损失。
OFDM技术能够迅速适应不同的传播环境，这样即使在多路径存在的情况下，OFDM技术依旧可以提供更好的通信质量。
节省频谱资源OFDM 技术使用宽带载波和子载波，在信道带宽一定的情况下，能将多路信号进行复用，这有效地节省了频谱资源。
在传统的单载波调制技术中，因为每个信道占用很多的频谱带宽，多个信道之间必须保持空白频带以避免干扰。
而 OFDM 技术通过对载波的正交调制，能够充分利用频谱资源，实现了更高的频谱效率。
抵抗噪声OFDM 技术通过将一个大数据流分成多个子数据流传输，使每个子数据流对噪声的抵抗能力更强。
即使某个子数据流受到干扰，其他子数据流也能保证正常传输，从而提高了系统的抗噪声能力。
缺点复杂性高OFDM 技术使用多个载波和子载波，相应的需要更多的计算量和处理能力。
在实现 OFDM 技术之前，必须进行大量的算法计算、工程设计和设备调试。
因此，OFDM 技术的设计成本和开发难度比传统的单载波调制技术更高。
灵敏度低OFDM 技术通过将一个大数据流分成多个子数据流传输，会导致数据包传输精度受到影响。
如果某个子数据流发生错误，传输精度就会下降，从而影响到整个数据包的传输精度。
这也就意味着 OFDM 技术的灵敏度要低于传统的单载波调制技术。
时序同步问题OFDM 技术需要在发送和接收端分别处理正交载波。
为了使正交载波相互之间保持正交关系，必须对正交载波进行同步处理。
因此，在 OFDM 技术中需要解决时序同步问题，这对系统设计和运行产生了比较大的复杂性。
了解通信技术中的OFDM调制技术
了解通信技术中的OFDM调制技术OFDM调制技术在通信技术领域中扮演着重要的角色。
OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，被广泛应用于无线通信、数字广播和数字电视等领域。
本文将介绍OFDM调制技术的原理、优势和应用，并探讨其在通信技术中扮演的关键作用。
OFDM调制技术的原理基于频谱分割和频域处理。
它将宽带信号分为多个独立的窄带子信道，在每个子信道上进行调制，然后通过正交利用达到频谱的高效利用。
OFDM调制技术的特别之处在于子载波之间是正交的，这意味着它们之间没有互相干扰。
OFDM调制技术具有多项优势，其中最重要的是抗多径干扰和频率选择性衰落能力。
由于OFDM信号的时间延迟较长，它能够减小由于传播路径不同而引起的多径干扰。
此外，OFDM调制技术还具有抗频率选择性衰落的能力，这意味着它可以在同一时间传输多个数据流而不受衰落影响。
OFDM调制技术被广泛应用于无线通信领域。
例如，在Wi-Fi、LTE和5G等移动通信系统中，OFDM调制技术被用于提高系统的容量和可靠性。
由于OFDM 调制技术能够同时传输多个数据流，因此它可以增加通信系统的数据传输速率。
此外，OFDM调制技术还具有抗干扰和抗衰落的能力，因此在多径传播环境中能够提供稳定的通信质量。
除了移动通信系统，OFDM调制技术还被广泛应用于数字广播和数字电视等领域。
采用OFDM调制技术的数字广播和数字电视系统能够提供高质量的音频和视频传输。
由于OFDM调制技术具有抗干扰和抗衰落的能力，它能够在复杂的无线传播环境中提供稳定的接收质量。
尽管OFDM调制技术有许多优势，但它也存在一些挑战。
其中之一是对信道估计和均衡的要求较高。
由于OFDM信号具有多个子载波，每个子载波都可能受到不同的传播路径影响，因此需要准确的信道估计和均衡来消除干扰。
此外，OFDM调制技术还对时钟同步和频率同步的精度要求较高，因为它们影响着子载波之间的正交性。
综上所述，OFDM调制技术在通信技术中扮演着重要的角色。
浅解oFDM(正交频分复用)通信技术
ＯＤ Ｆ Ｍ调制器如 图 ２所示 。 要发送 的串行二进制数据经
过
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
Ｓ ｉｎ ｅ＆ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｗ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙｖｅ
Ｉ Ｔ论坛
科 技 视 界
２１年 ８ ０１ 月第 ２ 期 ２
复用 。
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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
Ｓ ｉｎ ｅ＆ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｉｗ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙｖｅ
OFDM的基本原理剖析
OFDM的基本原理剖析OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种多载波调制技术，常用于现代通信系统如无线局域网（WiFi）、移动通信系统（LTE、5G等）中。
下面将对OFDM的基本原理进行剖析。
1.数据分割：将要传输的数据流按照一定规则进行分割，生成一系列小块的数据。
2.填充和映射：对每个小块的数据进行填充，使其长度与子载波数目相等。
然后，将每个小块的数据映射到对应的频分复用子载波上。
3.进行IFFT变换：对每个子载波上的数据进行逆离散傅里叶变换（IFFT），将频域上的信号转换到时域上。
4.加入循环前缀：为了抵消多径信道引起的符号间干扰，对每个时域上的符号加入循环前缀，即将符号的一部分复制到符号末尾。
5.多载波调制：将每个子载波调制成对应的频带信号。
6.并行发送：将所有子载波的信号合并，并通过不同的天线或发射机发送。
7.接收端：接收端通过多个天线或接收机接收信号，并进行频率和相位补偿等处理。
8.串行接收：将接收的信号进行拆分，得到各个子载波的信号。
9.移除前缀和FFT变换：移除每个子载波的循环前缀，并进行离散傅里叶变换（FFT），将时域上的信号转换到频域上。
10.解调和解映射：对每个子载波的信号进行解调和解映射，获取原始数据。
11.数据重组：将解调和解映射得到的数据进行合并，恢复原始数据流。
OFDM技术优点如下：-高频谱利用率：通过将数据流分成多个独立子流，并在频域上进行正交调制，可以充分利用频谱资源。
-高抗干扰性能：由于子载波之间正交，OFDM系统对多路径引起的符号间干扰具有较高的抗干扰性能。
-低传输延迟：每个子载波的传输速率较低，传输延迟相对较低。
-易于频率均衡：OFDM系统可以通过改变子载波的功率分配来实现频率均衡，减少频率衰减引起的性能损失。
总结：OFDM技术通过将高速数据流分解为多个低速子流，并在频域上进行正交频分复用，实现了高频谱利用率、高抗干扰性能和低传输延迟。
OFDM技术原理及关键技术介绍
OFDM技术原理及关键技术介绍OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 技术是一种常用于无线通信系统中的多载波调制技术。
它使用多个频率分离的正交子载波来传输数据，因此能够提供高速、高带宽的数据传输。
本文将介绍OFDM技术的原理以及一些关键技术。
1.子载波生成：OFDM系统将频谱分成多个频带，每个频带由一个正交子载波组成。
这些子载波在频域上是正交的，这意味着在相邻的子载波之间没有相互干扰。
2.符号映射：在每个子载波上分配一个符号，通常使用调制技术（如相移键控或正交振幅调制）将原始数据映射到每个符号上。
根据数据的可靠性要求，可以选择不同的调制方式。
3.并行传输：所有子载波上的符号同时传输，从而提高了数据传输的速率。
这种并行传输的形式将高速数据流降低到多个低速数据流。
4.保护间隔：为了抵抗多径传播引起的码间干扰，OFDM系统引入了保护间隔。
保护间隔是在子载波之间插入一些零值样点，用于消除码间干扰。
5.并串转换：将所有子载波的符号串行转换为一个连续的复杂数据流，以便在传输媒介上进行传输。
6.接收端处理：接收端对收到的数据进行反向处理，包括串并转换、解调和符号解映射。
最后，通过解调的数据经过去保护间隔处理，得到原始数据。
1.多径传播抑制：在无线通信中，多径传播是一个常见的问题，它会导致码间干扰。
为了抑制多径信号，OFDM系统采用了保护间隔技术。
保护间隔的作用是在相邻子载波之间插入一些零值样点，以减小码间干扰的影响。
2.信道估计和均衡：OFDM系统需要准确地估计信道响应，以便进行均衡处理。
在接收端，需要使用已知的信号进行信道估计，从而提高信号的解调性能。
3.载波同步：OFDM系统中，接收端需要将接收到的复杂数据流转换为并行的子载波，并进行解调。
为了实现这个过程，接收端需要对接收到的数据进行载波同步，以确保每个子载波的频率和相位保持一致。
4. Peak-to-Average Power Ratio（PAPR）控制：OFDM信号在传输中可能产生高峰值功率，这会导致信号的非线性失真。
浅析OFDM的通信技术
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动通信系统 中 Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ技 术 发 挥 着 至 关 重 要 的 作 用 ， 日后 ， 该 技 术 必 定会成为 ４ Ｇ 移动通信系统的核心技术之一。
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号 ， 编 强 － 映・ Ｐ● 码－ 插 …
光通信网络中的OFDM技术研究
光通信网络中的OFDM技术研究随着互联网和移动通信的快速发展，光通信网络的需求急剧增加，而OFDM技术（正交频分复用技术）作为一种高效可靠的调制技术，正在被广泛应用于光通信网络中。
本文将从OFDM技术的基本原理、优势及在光通信网络中的研究进展等角度进行探讨。
首先，让我们来了解一下OFDM技术的基本原理。
OFDM技术利用了频域的正交性，在光通信网络中将宽带光信号分成多个窄带子载波，并在每个子载波上进行并行数据传输。
这些子载波之间的频谱互不重叠，通过调制和解调可以实现多信道同时传输。
OFDM技术的核心是FFT（快速傅里叶变换）和IFFT（傅里叶逆变换）算法，可以将频域信号转换为时域信号，并实现高效的频谱利用和抗多径衰落的能力。
接下来，在光通信网络中，OFDM技术具有许多优势。
首先，OFDM技术可以充分利用光通信网络的带宽资源，提供更高的传输容量和更大的系统吞吐量。
同时，OFDM技术在光纤传输中对抗时延扩散和多径衰落具有较强的鲁棒性，有效提高信号的传输质量和系统的可靠性。
此外，OFDM技术还具备自适应调制技术，可以根据信道条件实时调整子载波的调制方式，提供更好的信号传输性能。
针对光通信网络中OFDM技术的研究进展，主要有以下几个方面：调制技术研究、信道估计与均衡、频偏估计与补偿以及功率分配优化。
第一，调制技术研究。
针对光通信网络的特点，研究者们正在探索适用于OFDM技术的调制技术，如多进制调制技术、相干调制技术等，以提高传输效率和可靠性。
第二，信道估计与均衡。
光纤传输中存在多径效应和频率选择性衰落等问题，需要进行精确的信道估计和均衡来抵消信号的失真。
研究者们正在研究利用导频序列、盲估计等技术来实现准确的信道估计与均衡，以提高系统的性能。
第三，频偏估计与补偿。
由于光通信网络中信号传输路径的复杂性，会引起信号的频偏，从而影响信号的传输质量。
研究者们正在研究利用算法和技术来实现准确的频偏估计和补偿，以提高信号的传输质量和系统的可靠性。
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OFDM通信技术浅析
OFDM（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）正交频分复用作为一种多载波传输技术，主要应用于数字视频广播系统、MMDS（multichannelmultipointdistributionservice）多信道多点分布服务和WLAN服务以及下一代陆地移动通信系统。
一、OFDM基础
OFDM是多载波数字调制技术，它将数据经编码后调制为射频信号。
不像常规的单载波技术，如AM/FM（调幅/调频）在某一时刻只用单一频率发送单一信号，OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽。
传统的FDM（频分复用）理论将带宽分成几个子信道，中间用保护频带来降低干扰，它们同时发送数据。
例如：有线电视系统和模拟无线广播等，接收机必须调谐到相应的台站。
OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。
由于使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带。
这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外，OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。
为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
应用OFDM来克服码间串扰和邻频干扰技术可以追溯到上世纪60年代中期。
然而，长久以来OFDM的实际应用受限于快速富里叶变换器的速度和效率。
如今，高性能PLD（可编程逻辑器件）技术的成熟造就了OFDM现阶段的应用。
现代单载波调制方式如积分幅度调制（QAM）或积分移相键控调制（QPSK），结合了基本的调幅、调频、调相技术来提供更高的噪声抑制和更好的系统吞吐量。
利用增加的复杂调制技术要求有高性能的数字逻辑，但也允许系统构造者获得更高的信噪比和接近先农限制的频谱有效性。
二、OFDM的应用
最近，OFDM已于几例欧洲无线通信应用中被采用，如ETSI标准的数字音频广播（DAB）、陆地数字视频广播（DVB-T）。
在美国，OFDM应用于 MMDS(多点多信道分布式服务)。
WLAN应用标准IEEE802.11a和ETSI(欧洲通信标准委员会)的HiperLAN/2标准同样采用 OFDM作为调制方式。
有线应用也同样采用了基于OFDM的系统，如在xDSL中的离散多音频系统和有线调制器应用。
基于OFDM的AT&T固定无线宽带用户服务到2002年底计划达到1500万户。
AT&T 和北电网络正在考虑第四代无线网络的可行性，以EDGE(全球演进的增强数据)作为上行，OFDM作为下行。
对这些应用在物理层采用OFDM的优势在于对窄带信道简化均等，高的系统吞吐量，和噪声抑制。
三、OFDM结构
OFDM结构可根据OFDM数据处理流程分为发送部分的前向纠错编码器、交错器、星座图映射、串并转换器及接收部分的反向快速富里叶变换器、并串转换器、循环前缀插入、整形有限激励响应过滤器、数模转换等模块。
OFDM调制采用信道编码来抑制多径效应，数据符号映射到一个相应的星座图上(如同QPSK，QAM)，结果I和Q值存储在缓冲中，并应用了快速富里叶反变换(IFFT)。
IFFT在正交载波上进行调制。
数据被准备发送并被串行化另外为抵抗多径效应加上一个循环前缀。
经过处理的信号被送到天线上被发送出去。
1．功能模块
（1）前向纠错(ForwardErrorCorrection)
信道编码采用Reed-Solomon码、卷积纠错码、维特比码或TURBO码。
（2）交错器
交错器用于降低在数据信道中的突发错误，交错后的数据通过一个串并行转换器，将IQ 映射到一个相应的星座图上。
（3）星座图（略）
多载波OFDM被认为优于N个独立的由单载波调制的子频带。
星座图将符号映射到相应的星座点上。
这一过程产生IQ值，它们被过滤并送到IFFT上进行变换。
（4）缓冲
用于存储送到IFFT前的IQ值。
IFFT可快速、高效应用离散富里叶变换功能并数学生成用于OFDM传输的正交载波。
OFDM的核心为 IFFT，IFFT调制每一个子信道到高精度的正交载波上，信道化后的数据注入到一个并串缓冲器，串行数据通过DAC变换为发送做准备。
（5）并串转换器
用于将并行数据转换为串行数据。
（6）循环前缀
循环前缀为单个的OFDM符号个体创建一个保护带，在信噪比边缘损耗中被丢掉以极大的减少ISI。
整形有限激励响应过滤器(ShaperFIRFilter)用于整形信号。
2．OFDM技术优点
（1）在窄带带宽下也能够发出大量的数据。
OFDM技术能同时分开至少1000个数字信号，而且在干扰的信号周围可以安全运行的能力将直接威胁到目前市场上已经开始流行的CDMA 技术的进一步发展壮大的态势，正是由于具有了这种特殊的信号“穿透能力”使得OFDM技术深受欧洲通信营运商以及手机生产商的喜爱和欢迎，例如加利福尼亚Cisco系统公司、纽约Flarion工学院以及朗讯工学院等开始使用，在加拿大Wi-LAN工学院也开始使用这项技术。
(2)OFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化，由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，所以OFDM能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信；
(3)该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信；
(4)OFDM技术特别适合使用在高层建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区。
高速的数据传播及数字语音广播都希望降低多径效应对信号的影响。
(5)OFDM技术的最大优点是对抗频率选择性衰落或窄带干扰。
在单载波系统中，单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败，但是在多载波系统中，仅仅有很小一部分载波会受到干扰。
对这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错。
(6)可以有效地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。
当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受损害，因此系统总的误码率性能要好得多。
(7)通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。
OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集，如果衰落不是特别严重，就没有必要再加时域均衡器。
通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高。
(8)OFDM技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。
(9)可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法；
(10)信道利用率很高，这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要；当子载波个数很大时，系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。
3．OFDM技术的两个缺陷
（1）对频率偏移和相位噪声很敏感。
（2）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功率效率。
在具体设备设计制造中，各厂商采取了不同的措施来抵消其影响。
近年来，随着DSP芯片技术的发展，富里叶变换／反变换、高速Modem采用的64／128／256QAM技术、栅格编码技术、软判决技术、信道自适应技术、插入保护时段、减少均衡计算量等成熟技术的逐步引入，OFDM作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术将被更广泛应用于宽带移动通信领域。