通信工程专业正交频分复用技术简介大学毕业论文外文文献翻译及原文

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文献、资料中文题目：正交频分复用技术简介

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专业：通信工程

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翻译日期： 2017.02.14

译文：

正交频分复用技术简介

正交频分复用是一种多载波调制技术。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。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的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。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。目前正交频分复用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、欧洲电信标准协会的数字音频广播、数字视频广播、高清晰度电视、无线局域网等。

正交频分复用并不是才发展起来的新技术，其应用已有40余年的历史，在上个世纪60年代就已经有人提出了使用平行数据传输和频分复用的概念。

70年代，韦斯坦和艾伯特等人应用离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换的方法研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用系统。正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案，它应用离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换的方法解决了产生多个互相正交的子载波以及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和快速傅里叶逆变换更是使多载波传输系统的复杂度大大降低。从此正交频分复用技术开始走向实用。但是应用正交频分复用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，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也是正交频分复用技术实现的制约条件。因此正交频分复用技术迟迟没有得到迅速发展。

80年代，集成电路获得了突破性进展，大规模集成电路让快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换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，自此正交频分复用走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的领域。

进入90年代，由于技术的可实现性，正交频分复用的应用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，高清晰度数字电视和陆地移动广播等各种通信系统。1999年，国际电气与电子工程师协会通过了一个的无线局域网标准IEEE802.lla，其中正交频分复用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。欧洲电信组织的宽带射频接入网的局域网标准

HiperiLAN2也把正交频分复用定为它的物理层标准调制技术。

正交频分复用有许多关键技术。

（1）时域和频域同步。正交频分复用系统对定时和频率偏移敏感，特别是实际应用中可能与频分多址、时分多址和码分多址等多址方式结合使用时，时域和频率同步显得尤为重要。与其它数字通信系统一样，同步分为捕获和跟踪两个阶段。在下行链路中，基站向各个移动终端广播式发同步信号，所以，下行链路同步相对简单，较易实现。在上行链路中，来自不同移动终端的信号必须同步到达基站，才能保证子载波间的正交性。基站根据各移动终端发来的子载波携带信息进行时域和频域同步信息的提取，再由基站发回移动终端，以便让移动终端进行同步。具体实现时，同步将分为时域同步和频域同步，也可以时频域同时进行同步。

（2）信道估计。在正交频分复用系统中，信道估计器的设计主要有两个问题：一是导频信息的选择。由于无线信道常常是衰落信道，需要不断对信道进行跟踪，因此导频信息也必须不断的传送。二是既有较低的复杂度又有良好的导频跟踪能力的信道估计器的设计。在实际设计中，导频信息选择和最佳估计器的设计通常又是相互关联的，因为估计器的性能与导频信息的传输方式有关。

（3）信道编码和交织。为了提高数字通信系统性能，信道编码和交织是通常采用的方法。对于衰落信道中的随机错误，可以采用信道编码；对于衰落信道中的突发错误，可以采用交织。实际应用中，通常同时采用信道编码和交织，进一步改善整个系统的性能。在正交频分复用系统中，如果信道衰落不是太深，均衡是无法再利用信道的分集特性来改善系统性能的，因为正交频分复用系统自身具有利用信道分集特性的能力，一般的信道特性信息已经被正交频分复用这种调制方式本身所利用了。但是正交频分复用系统的结构却为在子载波间进行编码提供了机会，形成编码正交频分复用。编码可以采用各种码，如分组码、卷积码等，卷积码的效果要比分组码好。

（4）降低峰均功率比。由于正交频分复用信号时域上表现为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好均以峰值占相加时，正交频分复用信号也将产生最大峰值，该峰值功率是平均功率的N倍。尽管峰值功率出现的概率较低，但为了不失真地传输这些高峰均功率比的信号，发送端对高功率放大器的线性度要求很高且发送效率极低，接收端对前端放大器以及模数转换器的线性度要求也很高。因此，高的峰均功率比使得正交频分复用系统的性能大大下降甚至直接影响实际应用。为了解决这一问题，人们提出了基于信号畸变技术、信号扰码技术和基于信号空间扩展等降低正交频分复用系统峰均功率比的方法。

作为通信方面的应用，正交频分复用存在很多技术优点。

（1）在窄带带宽下也能够发出大量的数据。正交频分复用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，这种能力将直接威胁到目前已经开始