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OFDM技术 薛建彬
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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
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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
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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
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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。
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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;
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频谱比较
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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
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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。
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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。
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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
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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.
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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。
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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
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