ofdm技術(shù)概論【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述通信工程通信工程OFDM技術(shù)概論技術(shù)概論摘要：本論文簡(jiǎn)單介紹了OFDM系統(tǒng)的發(fā)展歷程，還介紹了OFDM系統(tǒng)的基本原理以及OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在，最后展望了今后OFDM技術(shù)的發(fā)展前景。在簡(jiǎn)單介紹OFDM原理的同時(shí)，還介紹了OFDM實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。主要包括了OFDM系統(tǒng)保護(hù)間隔、同步技術(shù)、信道估計(jì)技術(shù)、信道編碼和交織技術(shù)以及降低峰值平均功率比技術(shù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：OFDM技術(shù)，同步技術(shù)，PAPR，原理，應(yīng)用1.

2、引言引言O(shè)FDM，全稱為thogonalFrequencyDivisionMultiplexing，中文名稱為正交頻分復(fù)用技術(shù)。實(shí)際上，OFDM是多載波調(diào)制MCM(MultiCarrierModulation)的一種。其主要思想是：采用頻分復(fù)用技術(shù)將傳輸信道分成若干個(gè)正交子信道。同時(shí)，將高速的串行數(shù)據(jù)通過(guò)串并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成低速的并行子數(shù)據(jù)流。再將并行的子數(shù)據(jù)流分別調(diào)制到各個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸[1]。并且通過(guò)相關(guān)技術(shù)在接收機(jī)部分分開(kāi)正交信號(hào)，這

3、樣可以削弱信道間的干擾ICI。由于子信道的信號(hào)帶寬比傳輸信道的信號(hào)帶寬要小。因此，可以把每一個(gè)子信道都認(rèn)為是平坦性衰落的信道。由于每個(gè)子信道的帶寬小于傳輸信道的帶寬，所以信道均衡會(huì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。2.OFDM技術(shù)發(fā)展歷史技術(shù)發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代，就已經(jīng)有人提出了頻分復(fù)用的概念FDM(FrequencyDivisionMultiplex)。20世紀(jì)70年代，韋斯坦(Weistein)和艾伯特(Ebert)等人應(yīng)用快速傅里葉方法FFT(F

4、astFourierTransfmation)技術(shù)研制了一個(gè)完整的多載波傳輸系統(tǒng)，即正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM(thogonalFrequencyDivisionMultiplexing)[2]。OFDM中各個(gè)子載波之間相互正交這種“正交”表示的是載波頻率間精確的數(shù)學(xué)關(guān)系所以采用FFT來(lái)實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制方式[3]。快速傅里葉變換技術(shù)解決了如何產(chǎn)生多個(gè)互相正交的子載波的問(wèn)題，快速傅里葉逆變換技術(shù)解決了如何從子載波中恢復(fù)出原信號(hào)的問(wèn)題。這兩種技術(shù)

5、的發(fā)展解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和接收的難題。應(yīng)用快速傅里葉變換可以使得多載波傳輸系統(tǒng)的大大降低其復(fù)雜度。由此，OFDM技術(shù)走向現(xiàn)實(shí)成為了可能。但是OFDM系統(tǒng)仍然有著其他大量復(fù)雜的信號(hào)處理過(guò)程，而缺乏數(shù)字處理功能強(qiáng)大的元器件直接使得OFDM技術(shù)從理論邁向?qū)嵺`的腳步放緩了[4]。在20世紀(jì)80年代，得益于多載波調(diào)制MCM(MultiCarrierModulation)的進(jìn)步，F(xiàn)FT技術(shù)不再是制約OFDM技術(shù)的難題。其它的難題也隨著技術(shù)的發(fā)

6、展得到了有效的解決。OFDM技術(shù)從此走上了通信舞臺(tái)[5]。環(huán)擴(kuò)展，長(zhǎng)度由信道的時(shí)延擴(kuò)展決定。同時(shí)循環(huán)擴(kuò)展還有一個(gè)更重要的作用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步。3.2同步技術(shù)OFDM系統(tǒng)中涉及的同步主要有碼元同步、載波同步和采樣頻率同步。同步分為幾個(gè)過(guò)程：粗定時(shí)同步粗頻偏校正精頻率校正精定時(shí)校正。同步是OFDM技術(shù)中的一個(gè)難點(diǎn)，很多人針對(duì)循環(huán)擴(kuò)展和特殊的訓(xùn)練序列以及導(dǎo)頻信號(hào)提出了很多OFDM同步算法。其中比較常見(jiàn)的有ESPRIT同步算法和ML估計(jì)算法。ESP

7、RIT算法精度高，但計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大；ML算法利用循環(huán)前綴，可以有效的估計(jì)OFDM信號(hào)的頻偏和時(shí)偏，而且計(jì)算量要小的多。此外還有融合各種算法進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)的研究。OFDM系統(tǒng)對(duì)定時(shí)頻偏的要求是小于OFDM符號(hào)間隔的4%，對(duì)頻率偏移的要求是小于子載波間隔的1%～2%，系統(tǒng)產(chǎn)生的3dB相位噪聲帶寬大約為子載波間隔的0.01～0.1%[8]。3.3信道估計(jì)技術(shù)在OFDM系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)頻偏比較敏感，所以接收端一般使用相干檢測(cè)。采用相干檢測(cè)時(shí)，信

8、道估計(jì)是必需的。此時(shí)可以使用訓(xùn)練序列(非時(shí)變信道)和導(dǎo)頻(時(shí)變信道)作為輔助信息。在OFDM系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號(hào)是時(shí)頻二維的，導(dǎo)頻的數(shù)量是估計(jì)精度和系統(tǒng)復(fù)雜的折衷，導(dǎo)頻信號(hào)之間的間隔由信道的相干時(shí)間和相干帶寬決定。通常，在時(shí)域上導(dǎo)頻的間隔應(yīng)小于相干時(shí)間，在頻域上導(dǎo)頻的間隔應(yīng)小于相干帶寬[9]。3.4信道編碼和交織技術(shù)在OFDM系統(tǒng)中，對(duì)于突發(fā)誤碼，采用信道編碼和交織技術(shù)。由于OFDM信號(hào)具有時(shí)域和頻域的二維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此信道編碼利用此特點(diǎn)，

9、得到更好的糾錯(cuò)性能。再通過(guò)合理設(shè)計(jì)時(shí)域和頻域的交織器，就可以很好地消除突發(fā)錯(cuò)誤和人為干擾[10]。4.OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：(1)OFDM系統(tǒng)具有大量傳輸數(shù)據(jù)的能力，即便是窄帶帶寬。它可以同時(shí)分開(kāi)1000個(gè)以上的數(shù)字信號(hào)。它還可以在干擾信號(hào)的周圍安全運(yùn)行，又可以稱為信號(hào)的“穿透能力”，這是目前的碼分多址技術(shù)CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)所不具有的能力；(2)OFDM技術(shù)具有對(duì)抗頻率選擇性衰落的

10、能力。這是它最大的優(yōu)點(diǎn)。相較而言，單個(gè)衰落或干擾對(duì)單載波系統(tǒng)的影響是巨大的，有可能導(dǎo)致整個(gè)通信的失敗。但是，在多載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或干擾只能使得一部分的載波受到影響。而且，即使受到了影響也可以通過(guò)對(duì)這些子信道進(jìn)行糾錯(cuò)，改善系統(tǒng)性能；(3)適用于多徑信道和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸，可以有效地對(duì)抗信號(hào)波形間的干擾。信道中出現(xiàn)的頻率選擇性衰落只損害頻帶凹陷處的子載波。由于它對(duì)其它子載波沒(méi)有影響，所以，總的系統(tǒng)性能要優(yōu)良很多；(4)信道利用率