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(整理)通信网络基础知识总结--第1页
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OFDM技术的基本原理
在传统的多载波通信系统中,整个系统频带被划分为若干个互相分离的子信道(载波)。载
波之间有一定的保护间隔,接收端通过滤波器把各个子信道分离之后接收所需信息。这样虽
然可以避免不同信道互相干扰,但却以牺牲频率利用率为代价。而且当子信道数量很大的时
候,大量分离各子信道信号的滤波器的设置就成了几乎不可能的事情。
上个世纪中期,人们提出了频带混叠的多载波通信方案,选择相互之间正交的载波频率作子
载波,也就是我们所说的OFDM。这种“正交”表示的是载波频率间精确的数学关系。按
照这种设想,OFDM既能充分利用信道带宽,也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。
OFDM是一种特殊的多载波通信方案,单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流,
每个码流都用一个子载波发送。OFDM不用带通滤波器来分隔子载波,而是通过快速傅立
叶变换(FFT)来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。
OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,而
OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使
用一个子载波进行调制,并且各子载波并行传输。这样,尽管总的信道是非平坦的,具有频
率选择性,但是每个子信道是相对平坦的,在每个子信道上进行的是窄带传输,信号带宽小
于信道的相应带宽,因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子
信道的载波相互正交,它们的频谱是相互重叠的,这样不但减小了子载波间的相互干扰,同
时又提高了频谱利用率。
OFDM技术属于多载波调制(Multi-CarrierModulation,MCM)技术。有些文献上将OFDM
和MCM混用,实际上不够严密。MCM与OFDM常用于无线信道,它们的区别在于:OFDM
技术特指将信道划分成正交的子信道,频道利用率高;而MCM,可以是更多种信道划分方
法。
OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率,或者是为了改进对多载波的调制,
它的特点是各子载波相互正交,使扩频调制后的频谱可以相互重叠,从而减小了子载波间的
相互干扰。在对每个载波完成调制以后,为了增加数据的吞吐量、提高数据传输的速度,它
又采用了一种叫作HomePlug的处理技术,来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并
处理,把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。另外OFDM之所以备受关
注,其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换(IDFT/DFT)代
替多载波调制和解调。
OFDM增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。在单载波系统中,单个衰落或者干
扰可能导致整个链路不可用,但在多载波的OFDM系统中,只会有一小部分载波受影响。
此外,纠错码的使用还可以帮助其恢复一些载波上的信息。通过合理地挑选子载波位置,可
以使OFDM的频谱波形保持平坦,同时保证了各载波之间的正交。
OFDM尽管还是一种频分复用(FDM),但已完全不同于过去的FDM。OFDM的接收机实
际上是通过FFT实现的一组解调器。它将不同载波搬移至零频,然后在一个码元周期内积
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分,其他载波信号由于与所积分的信号正交,因此不会对信息的提取产生影响。OFDM的
数据传输速率也与子载
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