OFDM基本原理


OFDM也是一種頻分復用的多載波傳輸方式,只是復用的各路信號(各路載波)是正交的。OFDM技術也是通過串/並轉換將高速的數據流變成多路並行的低速數據流,再將它們分配到若干個不同頻率的子載波上的子信道中傳輸。不同的是OFDM技術利用了相互正交的子載波,從而子載波的頻譜是重疊的,而傳統的FDM多載波調制系統中子載波間需要保護間隔,從而OFDM技術大大的提高了頻譜利用率。
OFDM基本原理
 
 
l          OFDM系統優點:
p       通過把高速率數據流進行串並轉換,使得每個子載波上的數據符號持續長度相對增加,從而有效地減少由於無線信道時間彌散所帶來地ISI,進而減少了接收機內均衡器地復雜度,有時甚至可以不采用均衡器,而僅僅通過插入循環前綴地方法消除ISI的不利影響。
p       OFDM技術可用有效的抑制無線多徑信道的頻率選擇性衰落。因為OFDM的子載波間隔比較小,一般的都會小於多徑信道的相關帶寬,這樣在一個子載波內,衰落是平坦的。進一步,通過合理的子載波分配方案,可以將衰落特性不同的子載波分配給同一個用戶,這樣可以獲取頻率分集增益,從而有效的克服了頻率選擇性衰落。
p       傳統的頻分多路傳輸方法是將頻帶分為若干個不相交的子頻帶來並行傳輸數據流,各個子信道之間要保留足夠的保護頻帶。而OFDM系統由於各個子載波之間存在正交性,允許子信道的頻譜相互重疊,因此於常規的頻分復用系統相比,OFDM系統可以最大限度的利用頻譜資源。
p       各個子信道的正交調制和解調可以分別通過采用IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)和DFT實現,在子載波數很大的系統中,可以通過采用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)和FFT實現,隨着大規模集成電路技術和DSP技術的發展,IFFT和FFT都是非常容易實現的。
p       無線數據業務一般存在非對稱性,即下行鏈路中的數據傳輸量大於上行鏈路中的數據傳輸量,這就要求物理層支持非對稱的高速率數據傳輸,OFDM系統可以通過使用不同數量的子信道來實現上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。
 
l          OFDM系統缺點:
p       易受頻率偏差的影響。由於子信道的頻譜相互覆蓋,這就對他們之間的正交性提出了嚴格的要求,無線信道的時變性在傳輸過程中造成了無線信號頻譜偏移,或發射機與接收機本地振盪器之間存在頻率偏差,都會使OFDM系統子載波之間的正交性遭到破壞,導致子信道間干擾(ICI,Inter-Channel Interference),這種對頻率偏差的敏感性是OFDM系統的主要缺點之一。
p        存在較高的峰值平均功率比。多載波系統的輸出是多個子信道信號的疊加,因此如果多個信號的相位一致時,所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠高於信號的平均功率,導致較大的峰值平均功率比(PAPR,Peak-to-Average power Ratio),這就對發射機內放大器的線性度提出了很高的要求,因此可能帶來信號畸變,使信號的頻譜發生變化,從而導致各個子信道間的正交性遭到破壞,產生干擾,使系統的性能惡化。


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