OFDM技术 薛建彬

发展状况 第一个实际应用是军用无线高频通信链路 发展受到相关技术等制约而在相当长时间没有形成大规模应用 OFDM技术在20世纪60年代中期被首次提出 第一个实际应用是军用无线高频通信链路 发展受到相关技术等制约而在相当长时间没有形成大规模应用 20世纪80年代开始从理论向实际应用转化 1999年IEEE802.11a通过了5GHz的无线局域网标准，采用OFDM调制技术并作为物理层标准。 目前被看作第4代移动通信的核心技术之一

协议 PLCP协议 99年IEEE802.11a通过5GHz的无局域网标准物理层汇聚协议（PLCP）采用OFDM调制技术标准，对OFDM帧结构做了规定，如下： PLCP报头 速率 4bit 保留 位 1bit 长度位 12bit 奇偶校 验位 尾比特 6bit 业务位 16bit PSDU 填充 比特 经过编码的OFDM符号 （采用BPSK调制，r＝1/2） 经过编码的OFDM符号 （ 速率在信号段被确定） PLCP前导 12个OFDM符号 信号段 1个OFDM符号 数据段 OFDM符号数目可变

协议 IEEE802.16a 规定在特许频段，可以使用单载波调制或正交频分复用，对于非特许频段，必须使用正交频分复用调制方式； 系统的带宽取决于各个国家的具体规定，带宽可以是1.75MHz的整数倍，或者6、10、15、20MHz等； 对于保护时间与有效时间的比值，规定可以在1/4、1/8、1/16和1/32中选取，保护时间最大达到6.4 μs，可以应用于室外环境

概述及基本原理 正交频分复用（OFDM），是一种多载波数字调制技术，也可以被当作一种复用技术；是一种无线环境下的高速传输技术； 是在频域内将信道分成若干正交子信道，将串行的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传输。各个载波可以根据信道的条件来使用不同的方法调制； 与FDM技术十分相似，又有区别。

相同点：把高速数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干个频率子信道中传输 差别： OFDM与FDM比较 相同点：把高速数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干个频率子信道中传输 差别： OFDM 所有子载波在频率和时间上都同步，使子载波间干扰被严格控制； 减少保护带宽，提高频谱利用率; 采用正交调制以及采用循环前缀做保护间隔，不会发生载波间干扰（ICI）； 用FFT简化系统实现复杂度。 FDM 常规广播系统中各站点分隔，没有任何同步同位； 需要较大保护带宽防止干扰，降低频谱利用率;

频谱比较

OFDM系统框图 并/串 编码 交织 解码 串/并 DAC 数字 调制 插入 导频 串并 变换 IFFT FFT 数字 解调 信道 校正 RF TX DAC 插入循 环前缀 和加窗 并/串 编码 交织 数字 调制 插入 导频 串并 变换 IFFT FFT 解码 解交织 数字 解调 信道 校正 并串 变换 去除循 环前缀 串/并 定时和 频率同 步 RF RX ADC

关键技术 以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。 1、调制方式 OFDM系统的各个载波可以根据信道的条件来使用不同的调制，如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等 以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。

关键技术 帧检测 内容 载波频率偏差及较正 采样偏差及校正 基于导频的同步 基于CP（循环前缀）的同步 包括捕获和跟踪两个阶段 2、同步技术 帧检测 内容 载波频率偏差及较正 采样偏差及校正 基于导频的同步 基于CP（循环前缀）的同步 包括捕获和跟踪两个阶段 下行链路：基站 移动终端 上行链路：移动终端 基站 移动终端 方法 同步信号 广播式 同步信号 提取 信号

关键技术 3、信道分配及估计 户使用户间干扰达到最小 自适应跳频分配：每个信道传递对他来说 具有最佳信噪比的信号 分配 提高接受功率 分组信道分配： 将信道分组分配给每个用 户使用户间干扰达到最小 自适应跳频分配：每个信道传递对他来说 具有最佳信噪比的信号 提高接受功率 导频信息的选择 信道估计器的设计 分配 估计

关键技术 4、信道编码和交织 信道编码 随机错误 交织 突发错误 通常同时采用信道编码和交织

信号扰码技术 基于信号空间扩展技术 关键技术 高的PAPR使得OFDM系统的性能 大大下降甚至直接影响实际误应用 基于信号畸变技术 5、降低峰均功率比 高的PAPR使得OFDM系统的性能 大大下降甚至直接影响实际误应用 基于信号畸变技术 信号扰码技术 基于信号空间扩展技术　 几种降低PAPR的方法

OFDM技术优缺点 优点 1、在窄带带宽下也能够发出大量数据 2、扩展性强 3、抗多径衰落 4、资源分配灵活 优点　　 1、在窄带带宽下也能够发出大量数据 2、扩展性强 3、抗多径衰落 4、资源分配灵活 5、对抗频率选择性衰落或窄带干扰 6、OFDM技术抗窄带干扰性强 7、信道利用率高

OFDM技术优缺点 缺点 1 、对系统定时和频率偏移敏感 2 、峰值与均值功率比相对较大 3、负载算法和自适应调制技术会 增加系统复杂度

应用 1、数字电视广播（DVB） 地面DVB通过两种模式利用OFDM，即分别采用子载波个数为1705和6817的OFDM技术 国际上全数字高清晰度电视传输系统中采用的调制技术中包括OFDM技术，欧洲HDTV传输系统已经采用COFDM（codedOFDM：编码OFDM）技术

应用 2、非对称数字用户线（ADSL） 可提供三条信息通道：高速下行信道，中速双工信道和普通电话业务（POPT）信道 目前的ADSL模型可提供符合北美或欧洲标准的数字系列速率，而且还可为AMT提供可视（VOD）、接入Internet、远程医疗、远程教育等。而且，ADSL与全光纤用户网（FITL）以及光纤/同轴混合接入网（HFC）一起实现宽带信息接入。

应用 HiperLAN/2物理层应用了OFDM和链路自适应技术 3、无线局域 HiperLAN/2物理层应用了OFDM和链路自适应技术 IEEE 802.11无线局域网工作于ISM免许可证频段，分别在5.8GHz和2.4GHz两个频段定义了采用OFDM技术的IEEE 802.11a和IEEE 802.11g标准，其最高数据传输速率提高到54Mbps 随着技术的不断发展，引发各技术了融合,如OFDM技术、MIMO技术、智能天线和软件无线电等，开始应用到无线局域网中，以提升WLAN的性能

应用 4、宽带无线接入 IEEE 802.16工作组专门负责BWA方面的技术工作，它已经开发了一个2GH－11GHz BWA的标准－IEEE 802.16a，物理层采用OFDM技术 ，对未来蜂窝移动通信的发展重要意义 一些公司开发的技术虽然都基于OFDM，各有特色，形成一些专利技术 ，如Cisco和Iospan公司的Vector OFDM（VOFDM）、Wi-LAN公司的Wideband OFDM（WOFDM）、Flarion公司的flash-OFDM.

应用 5、OFDM与 CDMA结合 将OFDM技术的优势引入到CDMA系统中，推出MC-CDMA技术，与常规DS-CDMA相比较具有灵活性、高容量、抗干扰防护、无需均衡等优点。

应用 6、其它 OFDM也在数字音频广播、Magic WAND(无线ATM网络演示设备)、无线城域网、高清晰度电视(HDTV)传输、6 Mb/s不对称数字用户线(ADSL)、100 Mb/s甚高速数字用户线(VDSL)、数字音频广播和数字视频广播等方面等系统中得到广泛应用 OFDM和多址技术的结合允许多个用户同时共享有限的无线频谱，从而获得较高的系统容量 如OFDM-FDMA、OFDM-TDMA等