OFDM基本原理及其在通信系統(tǒng)中的應用

　　
　　在接收端，對OFDM符號進行解調(diào)的過程中，需要計算這些點上所對應的每個子載波頻率的最大值，因為在每個子載波頻率最大值處，所有其他子載波的頻譜值恰好為0（圖4為6個子載波的情況），所以可以從多個相互重疊的子信道符號中提取每一個子信道符號，而不會受到其他子信道的干擾（假設(shè)有精確的同步）。

2.2 循環(huán)擴展

　　因為每個OFDM符號中都包括所有的非零子載波信號，而且也同時出現(xiàn)該OFDM符號的時延信 號，所以無線信道間的符號間會存在干擾，如圖5所示。

　在系統(tǒng)帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率給定的情況下，OFDM信號的符號速率遠遠低于單載波的傳輸模式，正因為這種低符號速率使OFDM系統(tǒng)可以自然抵抗多徑傳播導致ISI，另外，通過在每個符號的起始位置增加保護間隔可以進一步抵制ISI，還可以減少在接收端的定時偏移錯誤，如圖6所示。

2.3 OFDM系統(tǒng)

　　圖7為傳統(tǒng)的OFDM發(fā)射接收系統(tǒng)。發(fā)送端將被傳輸?shù)臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換成子載波幅度和相位的映射，并進行離散傅里葉反變換（IDFT）將數(shù)據(jù)的頻譜表達式變到時域上，接收端進行與發(fā)送端相反的操作，子載波的幅度和相位被采集出來并轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號。

2.4 OFDM的缺點

　　(1) OFDM對系統(tǒng)定時和頻率偏移敏感

　　定時偏差會引起子載波相位的旋轉(zhuǎn)，如圖8所示，而且相位旋轉(zhuǎn)角度與子載波的頻率有關(guān)，頻率越高，旋轉(zhuǎn)角度越大，如果定時的偏移量與最大時延擴展的長度之和仍小于循環(huán)前綴的長度，此時子載波之間的正交性仍然成立，沒有ISI和ICI（信道間干擾），對解調(diào)出來的數(shù)據(jù)信息符號的影響只是一個相位的旋轉(zhuǎn)。如果定時的偏移量與最大時延擴展的長度之和大于循環(huán)前綴的長度，這時一部分數(shù)據(jù)信息丟失了，而且最為嚴重的是子載波之間的正交性破壞了，由此帶來了ISI和ICI，這是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題之一。

　　頻率偏差是由收發(fā)設(shè)備的本地載頻之間的偏差、信道的多普勒頻移等引起的，由子載波間 隔的整數(shù)倍和子載波間隔的小數(shù)倍偏移構(gòu)成。子載波間隔整數(shù)倍不會引起ICI，但是解調(diào)出來的信息符號的錯誤率為50％，子載波間隔的小數(shù)倍的偏移由于抽樣點不在頂點，如圖9所示，破壞了子載波之間的正交性由此引起了ICI。

　　(2)存在較高的峰值平均功率比

　　多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號相位一致時，所得的疊加信號的瞬時功率會遠遠高于信號的平均功率，如圖10所示。因此可能帶來信號畸變，使信號的頻譜發(fā)生變化，子信道間正交性遭到破壞，產(chǎn)生干擾。

3結(jié)語

　　OFDM技術(shù)以其抗多徑衰落、高的頻譜利用率等諸多優(yōu)勢成為人們研究的熱點，并有希望成 為第4代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。但OFDM存在兩個致命缺點成為OFDM應用于移動通信的障礙，目前，許多科研工作者正致力于此，OFDM技術(shù)也正逐步成熟起來。