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第5章OFDM 唐伦 tangl@cqupt.edu.cn OFDM是LTE物理层最基础的技术，MIMO技术、 带宽自适应技术、动态资源调度技术都是在OFDM 技术之上实现的。 OFDM与频分复用（FDM）技术有什么不同？ OFDM系统如何实现？ OFDM系统有哪些可调参数？ 上/下行如何实现多址接入？ 5.1 OFDM技术原理 OFDM是一种正交频分复用技术，是由多址波调制技术发展 而来。 1970年，美国申请了OFDM专利，但之后OFDM技术发展应 用遇到了瓶颈 采用快速傅里叶变换（FFT）可以很好地实现OFDM技术， 但在当时技术条件下，实现傅里叶变换的设备复杂度过大， 成本高，发射机和接收机振荡器的稳定性难以保证，射频功 率放大器的线性度要求难以保证。 20世纪80年代，随着DSP芯片技术的发展，FFT技术实现设 备向底成本、小型化的方向发展，使得OFDM技术走向高速 数字移动通信领域 5.1 OFDM技术原理 CDMA与OFDM是当初制定LTE标准所面临的两大选择。 CDMA技术不适合宽带传输。在大带宽时，扩频实现困难，器 件复杂，OFDM技术不存在此问题 CDMA技术绝大多数属于高通的专利，每年收取高额专利费用 。OFDM技术专利期限已过，不存在专利方面的限制 在频谱效率上，在5MHz带宽时，二者频谱效率相近；在更高带 宽时OFDM优势明显 采用CDMA无法满足LTE制定的带宽配置灵活，时延低、容 量大、系统复杂度低等演进目标。 采用OFDM，空中接口的处理相对简单，有利于全新的物理 层架构，有利于更大的带宽，有利于更高阶的MIMO技术实 现，降低终端复杂性，实现LTE演进目标。 5.1 OFDM技术原理 传统频分复用 5.1 OFDM技术原理 5.1 OFDM技术原理 OFDM克服了传统FDM频率利用效率低的缺点，无 须使用滤波器去区分子载波。 OFDM利用相互正交的子载波实现多载波通信，在 接收端，用相应的子载波通过码元周期内的积分把 原始信号解调出来，基带其他子载波信号与信号解 调所用的子载波由于在一个码元周期内积分结果是 0，相互正交，所以不会对信号的提取产生影响。 5.1 OFDM技术原理 OFDM频谱 5.1 OFDM技术原理-OFDM技术优越性 OFDM各个子载波之间是彼此重叠、相互正交，大大提高频谱利用率 OFDM实现并行传输，每个码元的传输周期增长，大大增强抗多径干 扰（码间干扰），通过增加CP，克服码间干扰 OFDM系统中，通过编码、频率分集、信道加权、动态子载波分配等 技术来抵抗频率选择性衰落 信道估计与均衡实现简单 快速傅立叶变换有效实现大量子载波，窄带子载波实现低码间干扰和 编码技术结合有效减少信道衰减造成的连续误码 易于与其他先进技术（如MIMO等）相结合 5.1 OFDM技术原理-OFDM技术优越性 可变带宽的OFDMA 能够平衡抗多径能力与多普勒的影响 可变带宽的OFDMA通过使用相同的符号宽度和子载波间隔能够简化 系统设计 可扩展的结构，支持的可变带宽从1.25到20MHz 灵活的子信道分配，伪随机子信道可增加分集，连续排列子信道可增 加多用户选择性 多用户接入保证正交，可减少干扰增加容量 精确的带宽分配 5.2 OFDM系统实现 功能模块主要有三个 串/并、并/ 串转换模块；FFT/IFFT模块；加CP/去 CP模块。 5.2 OFDM系统实现 无线信号在空中传播，