[导读]OFDM正交频分复用作为一种多载波传输技能,首要使用于数字视频播送体系、MMDS多信道多点散布服务和WLAN服务以及下一代陆地移动通讯体系。跟着这种传输技能的大范围运用,咱们的通讯才能在逐渐增强。那么终究OFDM是怎样呢?请看本文为你详细解读。
一、OFDM根底
OFDM是多载波数字调制技能,它将数据经编码后调制为射频信号。不像惯例的单载波技能,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在经过特别核算的正交频率上一起发送多路高速信号。这一成果就好像在噪声和其它搅扰中突发通讯相同有用运用带宽。
传统的FDM(频分复用)理论将带宽分红几个子信道,中心用维护频带来下降搅扰,它们一起发送数据。例如:有线电视体系和模仿无线播送等,接纳机有必要调谐到相应的台站。
OFDM体系比传统的FDM体系要求的带宽要少得多。由于运用无搅扰正交载波技能,单个载波间无需维护频带。这样使得可用频谱的运用功率更高。别的,OFDM技能可动态分配在子信道上的数据。为取得最大的数据吞吐量,多载波调制器能够智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
使用OFDM来战胜码间串扰和邻频搅扰技能能够追溯到上世纪60年代中期。但是,长久以来OFDM的实践使用受限于快速富里叶改换器的速度和功率。现在,高功能PLD(可编程逻辑器件)技能的老练造就了OFDM现阶段的使用。
现代单载波调制办法如积分起伏调制(QAM)或积分移相键控调制(QPSK),结合了根本的调幅、调频、调相技能来供给更高的噪声按捺和更好的体系吞吐量。运用添加的杂乱调制技能要求有高功能的数字逻辑,但也答应体系结构者取得更高的信噪比和挨近先农约束的频谱有用性。
二、OFDM的使用
最近,OFDM已于几例欧洲无线通讯使用中被选用,如ETSI规范的数字音频播送(DAB)、陆地数字视频播送(DVB-T)。在美国,OFDM使用于MMDS(多点多信道散布式服务)。WLAN使用规范IEEE802.11a和ETSI(欧洲通讯规范委员会)的HiperLAN/2规范相同选用OFDM作为调制办法。有线使用也相同选用了根据OFDM的体系,如在xDSL中的离散多音频体系和有线调制器使用。
根据OFDM的ATT固定无线宽带用户服务到2002年末方案到达1500万户。ATT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。
对这些使用在物理层选用OFDM的优势在于对窄带信道简化平等,高的体系吞吐量,和噪声按捺。
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、交织器、星座图映射、串并转化器及接纳部分的反向快速富里叶改换器、并串转化器、循环前缀刺进、整形有限鼓励呼应过滤器、数模转化等模块。
OFDM调制选用信道编码来按捺多径效应,数据符号映射到一个相应的星座图上(好像QPSK,QAM),成果I和Q值存储在缓冲中,并使用了快速富里叶反改换(IFFT)。IFFT在正交载波上进行调制。数据被预备发送并被串行化别的为反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)
信道编码选用Reed-Solomon码、卷积纠错码、维特比码或TURBO码。
(2)交织器
交织器用于下降在数据信道中的突发过错,交织后的数据经过一个串并行转化器,将IQ映射到一个相应的星座图上。
(3)星座图(略)
多载波OFDM被以为优于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。这一进程发生IQ值,它们被过滤并送到IFFT上进行改换。 2.OFDM技能长处
(1)在窄带带宽下也能够宣布很多的数据。OFDM技能能一起分隔至少1000个数字信号,而且在搅扰的信号周围能够安全运转的才能将直接要挟到现在市场上现已开端盛行的CDMA技能的进一步开展壮大的态势,正是由于具有了这种特别的信号“穿透才能”使得OFDM技能深受欧洲通讯营运商以及手机生产商的喜欢和欢迎,例如加利福尼亚Cisco体系公司、纽约Flarion工学院以及朗讯工学院等开端运用,在加拿大Wi-LAN工学院也开端运用这项技能。
(2)OFDM技能能够继续不断地监控传输介质上通讯特性的忽然改变,由于通讯途径传送数据的才能会随时刻发生改变,所以OFDM能动态地与之相适应,而且接通和堵截相应的载波以确保继续地进行成功的通讯;
(3)该技能能够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搅扰脉冲,然后采纳适宜的调制办法来使指定频率下的载波进行成功通讯;
(4)OFDM技能特别合适运用在高层建筑物、居民密布和地理上杰出的当地以及将信号散播的区域。高速的数据传达及数字语音播送都期望下降多径效应对信号的影响。
(5)OFDM技能的最大长处是对立频率选择性式微或窄带搅扰。在单载波体系中,单个式微或搅扰能够导致整个通讯链路失利,但是在多载波体系中,只是有很小一部分载波会遭到搅扰。对这些子信道还能够选用纠错码来进行纠错。
(6)能够有用地对立信号波形间的搅扰,适用于多径环境和式微信道中的高速数据传输。当信道中由于多径传输而呈现频率选择性式微时,只要落在频带凹陷处的子载波以及其带着的信息受影响,其他的子载波未受危害,因而体系总的误码率功能要好得多。
(7)经过各个子载波的联合编码,具有很强的抗式微才能。OFDM技能自身现已运用了信道的频率分集,假如式微不是特别严重,就没有必要再加时域均衡器。经过将各个信道联合编码,则能够使体系功能得到进步。
(8)OFDM技能抗窄带搅扰性很强,由于这些搅扰只是影响到很小一部分的子信道。
(9)能够选用根据IFFT/FFT的OFDM完成办法;
(10)信道运用率很高,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,体系的频谱运用率趋于2Baud/Hz。
3.OFDM技能的两个缺点
(1)对频率偏移和相位噪声很灵敏。
(2)峰值与均值功率比相对较大,这个比值的增大会下降射频放大器的功率功率。
在详细设备设计制作中,各厂商采纳了不同的办法来抵消其影响。
近年来,跟着DSP芯片技能的开展,富里叶改换/反改换、高速Modem选用的64/128/256QAM技能、栅格编码技能、软判定技能、信道自适应技能、刺进维护时段、削减均衡核算量等老练技能的逐渐引进,OFDM作为一种能够有用对立信号波形间搅扰的高速传输技能将被更广泛使用于宽带移动通讯范畴。