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正交頻分復(fù)用技術(shù)及其應(yīng)用
摘要：簡述了正交頻分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展及特點，論述了其原理及實現(xiàn)方法，構(gòu)建了OFDM系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖，并進行了計算機仿真。最后介紹了幾種典型應(yīng)用。關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用（OFDM） 多載波調(diào)制
隨著通信需求的不斷增長，寬帶化已成為當(dāng)今通信技術(shù)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向之一，而網(wǎng)絡(luò)的迅速增長使人們對無線通信提出了更高的要求。為有效解決無線信道中多徑衰落和加性噪聲等問題，同時降低系統(tǒng)成本，人們采用了正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)。OFDM是一種多載波并行傳輸系統(tǒng)，通過延長傳輸符號的周期，增強其抵抗回波的能力。與傳統(tǒng)的均衡器比較，它最大的特點在于結(jié)構(gòu)簡單，可大大降低成本，且在實際應(yīng)用中非常靈活，對高速數(shù)字通信量一種非常有潛力的技術(shù)。
1 正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)的發(fā)展
OFDM的概念于20世紀(jì)50～60年代提出，1970年OFDM的專利被發(fā)表[1]，其基本思想通過采用允許子信道頻譜重疊，但相互間又不影響的頻分復(fù)用（FDM）方法來并行傳送數(shù)據(jù)。OFDM早期的應(yīng)用有AN/GSC_10（KATHRYN）高頻可變速率數(shù)傳調(diào)制解調(diào)器等[1]。
在早期的OFDM系統(tǒng)中，發(fā)信機和相關(guān)接收機所需的副載波陣列是由正弦信號發(fā)生器產(chǎn)生的，系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴。1971年Weinstein和Ebert提出了使用離散傅立葉變換實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的全部調(diào)制和解調(diào)功能[3]的建議，簡化了振蕩器陣列以及相關(guān)接收機中本地載波之間嚴(yán)格同步的問題，為實現(xiàn)OFDM的全數(shù)字化方案作了理論上的準(zhǔn)備。
80年代以后，OFDM的調(diào)制技術(shù)再一次成為研究熱點。例如在有線信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM調(diào)制技術(shù)，試驗成功了16QAM多路并行傳送19.2kbit/s的電話線MODEM[4]。
1984年，Cimini提出了一種適于無線信道傳送數(shù)據(jù)的OFDM方案[5]。其特點是調(diào)制波的碼型是方波，并在碼元間插入了保護間隙，該方案可以避免多徑傳播引起的碼間串?dāng)_。
進入90年代以后，OFDM的應(yīng)用又涉及到了利用移動調(diào)頻（FM）和單邊帶（SSB）信道進行高速數(shù)據(jù)通信、陸地移動通信、高速數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL）、非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）、超高速數(shù)字用戶環(huán)路（VHDSL）、數(shù)字聲廣播（DAB）及高清晰度數(shù)字電視（HDTV）和陸地廣播等各種通信系統(tǒng)。
2 OFDM的原理
OFDM技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其特點是各副載波相互正交。
設(shè){fm}是一組載波頻率，各載波頻率的關(guān)系為：
{fm}=f0+m/T m=0,1,2,…N-1 （1）
式中，T是單元碼的持續(xù)時間，f0是發(fā)送頻率。
作為載波的單元信號組定義為[16]:
[1] [2] [3] [4]
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