介绍一下OFDM

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现在的OFDM技术得到大力的推广和应用，为通信网络，特别是无线数据传输网络开创一种新的天地，但到底OFDM是一种什么样的技术呢，这种技术又是通过什么方法来实现的呢，而此技术又有什么优点和不足呢，下面简单的介绍一下：
     OFDM —— OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。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 ICI 。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，从而可以消除符号间干扰。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。在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。

   

OFDM产生的过程

　　􀂃 时分多路频分多路OFDM

　　时分多路-- 频分多路-- OFDM下面分析FDM系统相邻载波相互干扰大小的影响因素。

　　.. 一个时域中单独的宽度为Δt的矩形脉冲对应连续频谱：

　　.. 频谱不是离散谱线，而是一个连续的sin(x)/x抽样函数曲线。

　　Δt的变化使得对应频域的Δf也变化：

　　􀂃 如果Δt趋向于0，对应的Δf趋向于无穷大；

　　􀂃 这对应迪拉克脉冲，其频谱为一条直线，包含所有频率分量。

　　如果Δt趋向于无穷大，对应的Δf趋向于0；这对应时域中一条直

　　线，其频谱为零频处的一条谱线，表示DC分量。

　　二者之间存在以下的关系： Δf＝1/ Δt

　　一个间隔为Tp，宽度为Δt的矩形脉冲序列也对应着频域的sin(x)/x形函数，但此时只有离散谱线，谱线间隔为fp＝1/Tp，谱线幅度随sin(x)/x抽样函数包络变化。

　　周期矩形脉冲信号的频谱

　　不同τ值时周期矩形信号的频谱　(a) τ=T/5; (b) τ=T/10

　　不同T值时周期矩形信号的频谱　(a) T=5τ; (b) T=10 τ

　　矩形脉冲与正交性之间有什么关系？

　　􀂃 载波信号都是正弦函数信号。

　　􀂃 一个频率为fs＝1/Ts的正弦波信号对应频谱为频域中位于频率fs和－fs的两条离散谱线。

　　这些正弦信号载波是通过幅度和频率变化来携带信息的（幅移键控和频移键控）。

　　OFDM：

　　这些正弦载波不是连续从负无穷延伸到正无穷，而是在

　　特定的Δt之后幅度和相位发生变化。

　　􀂙 因此已调载波信号由时域中一个被矩形窗截断的正弦信

　　号段组成，称为burst packets 。

　　􀂙 加矩形窗的Burst Packets：

优势与不足

　　

优势

　　OFDM存在很多技术优点见如下，在3G、4G中被运用，作为通信方面其有很多优势：

　　（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。
（baud 即
波特；1 Baud = log2M (bit/s) ，其中M是信号的编码级数。）

存在不足

　　虽然OFDM有上述优点，但是同样其信号调制机制也使得OFDM信号在传输过程中存在着一些劣势：

　　(1)对相位噪声和载波频偏十分敏感

　　这是OFDM技术一个非常致命的缺点，整个OFDM系统对各个子载波之间的正交性要求格外严格，任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性，引起ICI，同样，相位噪声也会导致码元星座点的旋转、扩散，从而形成ICI。而单载波系统就没有这个问题，相位噪声和载波频偏仅仅是降低了接收到的信噪比SNR，而不会引起互相之间的干扰。

　　(2)峰均比过大

　　OFDM信号由多个子载波信号组成，这些子载波信号由不同的调制符号独立调制。同传统的恒包络的调制方法相比，OFDM调制存在一个很高的峰值因子。因为OFDM信号是很多个小信号的总和，这些小信号的相位是由要传输的数据序列决定的。对某些数据，这些小信号可能同相，而在幅度上叠加在一起从而产生很大的瞬时峰值幅度。而峰均比过大，将会增加A/D和D/A的复杂性，而且会降低射频功率放大器的效率。同时，在发射端，放大器的最大输出功率就限制了信号的峰值，这会在OFDM频段内和相邻频段之间产生干扰。

　　(3)所需线性范围宽

　　由于OFDM系统峰值平均功率比(PAPR)大，对非线性放大更为敏感，故OFDM调制系统比单载波系统对放大器的线性范围要求更高。