OFDM技術(shù)簡介

　　OFDM（正交頻分復(fù)用）是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，適合在多徑傳播和多普勒頻移的無線移動信道中傳輸高速數(shù)據(jù)。它能有效對抗多徑效應(yīng)，消除符號間干擾，對抗頻率選擇性衰落，而且信道利用率高。OFDM技術(shù)先后被歐洲數(shù)字音頻廣播（DAB）、歐洲數(shù)字視頻廣播（DVB）、IEEE802.11無線局域網(wǎng)等系統(tǒng)采用。

　　OFDM是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，其基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的(頻帶窄)，在每個子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。OFDM相對于一般的多載波傳輸?shù)牟煌幨撬试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波間相互正交，則可以從混疊的子子載波上分離出數(shù)據(jù)信號。由于OFDM允許子載波頻譜混跌，其頻譜效率大大提高，因而是一種高效的調(diào)制方式。

　　OFDM技術(shù)在20世紀(jì)60年代中期被首次提出，但在之后相當(dāng)長的一段時間，OFDM技術(shù)一直沒有形成大規(guī)模的應(yīng)用。當(dāng)時OFDM技術(shù)的發(fā)展遇到了很多似乎難于解決的問題。首先，OFDM要求各個子載波之間相互正交，盡管理論上發(fā)現(xiàn)采用快速傅立葉變換（FFT）可以很好地實現(xiàn)這種調(diào)制方式，但實際上，如此復(fù)雜的實時傅立葉變換設(shè)備在當(dāng)時是根本無法完成的。此外，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素也都是OFDM技術(shù)實現(xiàn)的制約條件。

　　20世紀(jì)80年代以來，大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展解決了FFT的實現(xiàn)問題，隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，格柵編碼（TrellisCode）技術(shù)、軟判決技術(shù)（SoftDecision）、信道自適應(yīng)技術(shù)等的應(yīng)用，OFDM技術(shù)開始從理論向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化。OFDM技術(shù)憑借其固有的對時延擴(kuò)展較強(qiáng)的抵抗力和較高的頻譜效率兩大優(yōu)勢迅速成為研究的焦點(diǎn)并被多個國際規(guī)范采用，如歐洲的數(shù)字音頻廣播、數(shù)字視頻廣播和IEEE的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.11a。

　　OFDM碼元由子載波構(gòu)成，子載波的數(shù)目決定了FFT的點(diǎn)數(shù)，有三種類型的子載波：

　　1、數(shù)據(jù)子載波：用來數(shù)據(jù)傳輸。

　　2、導(dǎo)頻子載波：用于信道估計等。

　　3、空子載波： 不用于傳輸，只用于保護(hù)頻帶和DC子載波。

    系統(tǒng)的帶寬取決于各個國家的具體規(guī)定，帶寬可以是1.75MHz的整數(shù)倍，或者6、10、15、20MHz等。另外，對于保護(hù)時間與有效時間的比值，可以在1/4、1/8、1/16和1/32中選取，這樣在不同的多徑時延擴(kuò)展環(huán)境下，可以選取不同的保護(hù)時間，在抵抗多徑衰落特性和高傳輸效率之間取得平衡。保護(hù)時間Tg最大達(dá)到6.4 μs，可以應(yīng)用于室外環(huán)境。

　　表1給出了工作帶寬10MHz情況下256子載波OFDM中的參數(shù)。

　　在OFDMA方式中，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)為2048，除去DC和保護(hù)子載波，剩下的為有效子載波。這些有效子載波分為多個子載波子集，每個子集稱為子信道（subchannel）。在下行鏈路（DL）中,一個子信道可能會對應(yīng)不同的接收端，而在上行鏈路(UL)中，一個發(fā)送端可以占用一個或多個子信道。

　　有效子載波分為固定位置的導(dǎo)頻，不定位置的導(dǎo)頻及數(shù)據(jù)子信道。固定位置的導(dǎo)頻子載波的位置保持不變，它們的位置編號屬于基本固定導(dǎo)頻集。不定位置導(dǎo)頻在碼元中的位置每隔4個碼元變換一次。

　　在分配了導(dǎo)頻子信道后，剩下的有用的子載波是數(shù)據(jù)子載波。因為不定位置的導(dǎo)頻子載波在每個碼元中中的位置變化，每4個碼元重復(fù)一次，因此數(shù)據(jù)子載波的位置也相應(yīng)發(fā)生變化。