OFDM即正交頻分復用技術,實際上OFDM是MCM,多載波調(diào)制的一種。
通常的數(shù)字調(diào)制都是在單個載波上進行,如PSK、QAM等。這種單載波的調(diào)制方法易發(fā)生碼間干擾而增加誤碼率,而且在多徑傳播的環(huán)境中因受瑞利衰落的影響而會造成突發(fā)誤碼。若將高速率的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為若干低速率數(shù)據(jù)流,每個低速數(shù)據(jù)流對應一個載波進行調(diào)制,組成一個多載波的同時調(diào)制的并行傳輸系統(tǒng)。這樣將總的信號帶寬劃分為N個互不重疊的子通道(頻帶小于Δf),N個子通道進行正交頻分多重調(diào)制,就可克服上述單載波串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)的缺陷。
在向B3G/4G演進的過程中,OFDM是關鍵的技術之一,可以結(jié)合分集,時空編碼,干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術,最大限度的提高了系統(tǒng)性能。包括以下類型:V-OFDM, W-OFDM, F-OFDM, MIMO-OFDM,多帶-OFDM。

OFDM中的各個載波是相互正交的,每個載波在一個符號時間內(nèi)有整數(shù)個載波周期,每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊,這樣便減小了載波間的干擾。由于載波間有部分重疊,所以它比傳統(tǒng)的FDMA提高了頻帶利用率。
在OFDM傳播過程中,高速信息數(shù)據(jù)流通過串并變換,分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸,每個子信道中的符號周期相對增加,這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)造成的碼間干擾。另外,由于引入保護間隔,在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下,可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環(huán)前綴作為保護間隔,還可避免多徑帶來的信道間干擾。
在過去的頻分復用(FDM)系統(tǒng)中,整個帶寬分成N個子頻帶,子頻帶之間不重疊,為了避免子頻帶間相互干擾,頻帶間通常加保護帶寬,但這會使頻譜利用率下降。為了克服這個缺點,OFDM采用N個重疊的子頻帶,子頻帶間正交,因而在接收端無需分離頻譜就可將信號接收下來。
OFDM系統(tǒng)的一個主要優(yōu)點是正交的子載波可以利用快速傅利葉變換(FFT/IFFT)實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)。對于N點的IFFT運算,需要實施N^2次復數(shù)乘法,而采用常見的基于2的IFFT算法,其復數(shù)乘法僅為(N/2)log2N,可顯著降低運算復雜度。
在OFDM系統(tǒng)的發(fā)射端加入保護間隔,主要是為了消除多徑所造成的ISI。其方法是在OFDM符號保護間隔內(nèi)填入循環(huán)前綴,以保證在FFT周期內(nèi)OFDM符號的時延副本內(nèi)包含的波形周期個數(shù)也是整數(shù)。這樣時延小于保護間隔的信號就不會在解調(diào)過程中產(chǎn)生ISI。由于OFDM技術有較強的抗ISI能力以及高頻譜效率,2001年開始應用于光通信中,相當多的研究表明了該技術在光通信中的可行性。
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