1、OFDM技能概述及其开展史
被称之为“第四代移动通讯技能”，其核心技能为OFDM。正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种无线环境下的高速传输技能。首要是在频域内将所给信道分红许多正交子信道，在每个子信道上运用一个子载波进行调制，且各个子载波并行传输。OFDM特别适合于存在多径传达和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据。能有用对立多径效应，消除ISI，对立频率挑选性式微，信道运用率高。OFDM可视为一种调变技能及一种多任务技能，为多载波（Multicar-rier）的传送办法。
OFDM由多载波调制（MCM）开展而来。美国军方早在上世纪的50-60时代就创建了世界上第一个MCM体系，在1970年衍生出选用大规模子载波和频率堆叠技能的OFDM体系。但在今后恰当长的一段时间，OFDM迈向实践的脚步放缓。由于OFDM的各个子载波之间彼此正交，选用FFT完成这种调制，但在实践运用中，实时傅立叶改换设备的复杂度、发射机和接纳机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等要素限制了OFDM技能的完成。经过许多研讨，在20世纪80时代，MCM获得了突破性开展，大规模集成电路促进了FFT技能的完成，OFDM逐渐进入高速Modem和数字移动通讯的范畴。90时代，OFDM开端被欧洲和澳大利亚广泛用于播送信道的宽带数据通讯，数字音频播送（DAB）、高清晰度数字电视（HDTV）和无线局域网（WLAN）。跟着DSP芯片技能的开展，格栅编码技能、软判定技能、信道自适应技能等老练技能的运用，OFMD技能的完成和完善指日可下。
2、OFDM技能的基本原理
OFDM技能的首要思维是将指配的信道分红许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，信号带宽小于信道的相关带宽。OFDM单个用户的信息流被串/并改换为多个低速率码流（100Hz-50kHz），每个码流用一条载波发送。OFDM选用跳频办法选用即使频谱混叠也能坚持正交的波形，所以OFDM既有调制技能，也有复用技能。OFDM增强了抗频率挑选性式微和抗窄带搅扰的才干。在单载波体系中，单个式微或搅扰会导致整条链路不可用，但在多载波体系中，只会有一小部分载波受影响。纠错码的运用能够康复一些易错载波上的信息。
OFDM答应各载波间频率互相混叠，选用依据载波频率正交的FFT调制，由于各个载波的中心频点处没有其他载波的频谱重量，所以能够完成各个载波的正交。不经过许多带通滤波器来完成，而是直接在基带处理，这也是OFDM有别于其他体系的长处之一。OFDM的接纳机实践上是一组解调器，它将不同载波搬移至零频，在一个码元周期内积分，其他载波由于与所积分的信号正交，不会对这个积分成果发生影响。OFDM的高数据速率与子载波的数量有关，添加子载波数目能进步数据的传送速率。OFDM每个频带的调制办法能够不同，添加了体系的灵敏性，OFDM适用于多用户的高灵敏度、高运用率的通讯体系。
3、OFDM体系的关键技能
（1）时域和频域同步
OFDM体系对守时和频率偏移灵敏，特别是实践运用中与FDMA、TDMA和CDMA等多址办法结合运用时，时域和频率同步显得尤为重要。在下行链路中，基站向各个移动终端播送式发同步信号，所以下行链路同步较易完成；上行链路中，来自不同移动终端的信号有必要同步抵达基站，才干确保子载波间的正交性。基站依据各移动终端发来的子载波带着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，以便移动终端进行同步。
（2）信道估量
在OFDM体系中，信道估量器的规划首要有两个问题：一是导频信息的挑选，由于无线信道常常是式微信道，需求不断地对信道进行盯梢，因而导频信息也有必要不断的传送；二是信道估量器的规划应既有较低的复杂度又有杰出的导频盯梢才干。
（3）信道编码和交错
为了进步数字通讯体系功能，信道编码和交错是一般选用的办法。关于式微信道中的随机过错，能够选用信道编码；关于式微信道中的突发过错，能够选用交错。实践运用中，一般一起选用信道编码和交错来进一步改进整个体系的功能。
在OFDM体系中，假如信道式微不是太深，均衡是无法再运用信道的分集特性来改进体系功能的，由于OFDM体系本身具有运用信道分集特性的才干，可是OFDM体系的结构却为在子载波间进行编码供给了时机，构成COFDM办法。
（4）下降峰均功率比
由于OFDM信号时域上表现为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号刚好均以峰值相加时，OFDM信号也将发生最大峰值，该峰值功率是平均功率的N倍。虽然峰值功率呈现的概率较低，但为了不失真地传输这些顶峰均功率比PAPR（Peak to Average Power Ratio）的OFDM信号，发送端对高功率放大器（HPA）的线性度要求很高且发送功率极低，接纳端对前端放大器以及A/D改换器的线性度要求也很高，因而高的PAPR使得OFDM体系的功能大大下降。为了处理这一问题，人们提出了依据信号畸变技能、信号扰码技能和依据信号空间扩展等下降OFDM体系PAPR的办法。
（5）均衡
在一般的式微环境下，OFDM体系均衡不是有用改进体系功能的办法。由于均衡的本质是补偿多径信道引起的码间搅扰，而OFDM技能本身现已运用了多径信道的分集特性，因而在一般情况下，OFDM体系不做均衡。但在高度散射的信道中，信道回忆长度很长，CP的长度有必要很长才干使ISI尽量不呈现，而CP长度过长必定导致能量许多丢失，特别对子载波个数不是很大的体系，这时能够考虑加均衡器以使CP的长度恰当减小，即经过添加体系的复杂性交换体系频带运用率的进步。
4、OFDM技能的优缺点
OFDM技能的长处：（1）OFDM技能的最大长处是对立频率挑选性式微或窄带搅扰。在单载波体系中，单个式微或搅扰会导致整个通讯链路失利，可是在多载波体系中，仅有很小一部分载波会遭到搅扰。对这些子信道能够选用纠错码来进行纠错。（2）能够有用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挑选性式微时，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。（3）经过各个子载波的联合编码，具有很强的抗式微才干。假如式微不是特别严重，则没有必要再加时域均衡器。经过将各个信道联合编码使体系功能得到进步。（4）能够选用依据IFFT/FFT的OFDM完成办法。（5）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。
OFDM技能存在两个缺点：对频率偏移和相位噪声很灵敏；峰值与均值功率比相对较大，比值的增大会下降射频放大器的功率功率。
5、定论
OFDM具有其本身的优势和杰出的功能，因而在许多范畴得到了广泛的运用。欧洲的DAB体系运用的便是OFDM调制技能。实验体系已在运转，显着改进了移动中接纳无线播送的作用。用于DAB的成套芯片的开发正在欧洲开展项目中进行，它将使OFDM接纳机的价格大大下降。市场前景十分看好。
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，引起了广泛重视。人们开端会集越来越多的精力开发OFDM技能在移动通讯范畴的运用，因而，第三代今后的移动通讯的干流技能将是OFDM。
