丁凌琦，穆道生，蔣太杰

(1. 中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院 信息與通信工程，北京 101416)

OFDM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

丁凌琦1，穆道生1，蔣太杰1

(1. 中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院 信息與通信工程，北京 101416)

以其頻譜利用率高、有效抗多徑干擾等優(yōu)勢(shì)成為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的OFDM技術(shù)，目前已得到廣泛研究與發(fā)展。通過(guò)對(duì)OFDM技術(shù)的基本原理及特性進(jìn)行闡述，分析了數(shù)字廣播系統(tǒng)、蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、電力線載波通信系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)等領(lǐng)域OFDM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，能夠有效為未來(lái)OFDM技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展提供參考借鑒。

正交頻分復(fù)用；調(diào)制技術(shù)；通信系統(tǒng)

0 引言

隨著通信系統(tǒng)中信息傳輸速率的不斷提高，傳輸帶寬也越來(lái)越寬，如何充分高效地利用有限的頻帶成為移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展中亟需解決的問(wèn)題。正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術(shù)作為4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)在近幾年來(lái)得到了充分的發(fā)展和研究。OFDM技術(shù)采用多個(gè)相互正交且頻譜相互重疊的子載波進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸，大大提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。同時(shí)，該技術(shù)能有效抵抗無(wú)線信道多徑時(shí)延引起的衰落，其使用的每路子載波均可采用不同的多進(jìn)制調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制，具有較強(qiáng)的靈活性，OFDM技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于各類通信系統(tǒng)。

1 OFDM技術(shù)

1.1 OFDM技術(shù)的基本原理

OFDM技術(shù)是一種特殊的多載波傳輸方式，其基本原理是將串行的高速二進(jìn)制數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)串/并變換轉(zhuǎn)換成N路并行的低速任意進(jìn)制數(shù)據(jù)流，并利用N路并行數(shù)據(jù)對(duì)N路頻率上等間隔且相互正交的子載波進(jìn)行調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)N路數(shù)據(jù)的并行傳輸[1]。通過(guò)該系統(tǒng)輸出的OFDM信號(hào)的表達(dá)式為

式中：Bk為第k路子載波的振幅，受基帶碼元調(diào)制；fk為第k路子載波的頻率，且滿足式(fk+1-fk)min=1BT，BT為碼元持續(xù)時(shí)間；kφ為第k路子載波的初始相位。式（1）的復(fù)數(shù)形式如下[2]：

式中：kB為第k路子信道中的復(fù)輸入數(shù)據(jù)。

OFDM技術(shù)調(diào)制解調(diào)原理如圖1所示：

如圖1所示，OFDM系統(tǒng)中輸入的串行二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)過(guò)分幀、分組、串/并變換后，由原來(lái)每幀F(xiàn)個(gè)串行碼元變?yōu)镹路并行碼元iB，對(duì)碼元iB進(jìn)行編碼映射后得到N路復(fù)數(shù)碼元iB，由于式（2）形式與逆離散傅里葉變換（IDFT）式相似，所以運(yùn)用計(jì)算IDFT的方法進(jìn)行OFDM調(diào)制，再經(jīng)過(guò)并/串變換、D/A變換以及上變頻得到OFDM信號(hào)。接收端的解調(diào)過(guò)程即是調(diào)制的逆過(guò)程。

圖1 OFDM技術(shù)調(diào)制解調(diào)原理

1.2 OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

基于上述OFDM技術(shù)的基本原理，該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[3]：

（1）提高信號(hào)的抗多徑能力

無(wú)線信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散會(huì)造成信號(hào)的失真和碼間串?dāng)_。采用多載波進(jìn)行調(diào)制，將信道劃分為多個(gè)子信道，在子信道帶寬足夠小的情況下，可以有效的克服多徑效應(yīng)。OFDM技術(shù)在此基礎(chǔ)上又通過(guò)添加循環(huán)前綴的方法，在相鄰碼元間增加一定的保護(hù)隔離，使保護(hù)間隔大于無(wú)線信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，相鄰碼元分離，大大減小了碼間串?dāng)_（ISI）和載波間干擾（ICI）。

（2）具有較高的頻率利用率[4]

采用頻分復(fù)用（FDM）的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行多路傳輸時(shí)，每路子信道相互不重疊且各路子信道之間必定留有未被使用的防護(hù)頻段進(jìn)行分隔，頻帶未被充分的利用。OFDM技術(shù)中各路子載波頻譜相互正交重疊，最小子載頻間隔Δfmin=1TB，且子信道間不需要保護(hù)頻帶進(jìn)行隔離，極大程度的提高了頻帶利用率。

（3）抗頻率選擇性衰落

信號(hào)帶寬大于相干帶寬時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落，該衰落的強(qiáng)弱隨著載波頻率的變化而變化。為了提高信號(hào)傳輸速率而增加信號(hào)帶寬時(shí)，頻率選擇性衰落的影響會(huì)增強(qiáng)。OFDM技術(shù)運(yùn)用傳輸速率較低的子載波傳送信息，每路子載波信號(hào)的帶寬小于相干帶寬，有效的克服信道的頻率選擇性衰落。

（4）具有較強(qiáng)的靈活性

OFDM技術(shù)中每路子載波的調(diào)制方式可以根據(jù)各載波所處頻段的信道特性采用不同的調(diào)制方式，并且可以自適應(yīng)地改變調(diào)制方式以適應(yīng)信道特性的改變，具有較強(qiáng)的靈活性。

（5）具有較好的可擴(kuò)展性

OFDM技術(shù)能與其他多種多址方式相結(jié)合，例如，OFDM系統(tǒng)能夠與FDMA技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成OFDMA系統(tǒng)，使得多個(gè)用戶可以同時(shí)利用OFDM技術(shù)進(jìn)行信息傳輸。同時(shí)，由于OFDM技術(shù)傳輸?shù)男盘?hào)帶寬由其使用的子載波數(shù)決定，信號(hào)帶寬的改變只要對(duì)IDFT尺寸進(jìn)行調(diào)整即可，系統(tǒng)擴(kuò)展較為容易。

2 OFDM技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

自1971年Weistein和Ebert提出完整的OFDM系統(tǒng)以來(lái)，隨著數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展以及大規(guī)模集成電路（CPLD）的應(yīng)用，OFDM技術(shù)逐漸從高頻軍事化系統(tǒng)向?qū)嵱没A段邁進(jìn)。

2.1 數(shù)字廣播系統(tǒng)與無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)

90年代以來(lái)，隨著可有效彌補(bǔ)OFDM技術(shù)固有缺陷的新技術(shù)出現(xiàn)，OFDM技術(shù)作為一種以頻分多路復(fù)用（FDM）技術(shù)為基礎(chǔ)的多路傳輸技術(shù)，在高速率傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是數(shù)字音頻廣播（DAB）系統(tǒng)、數(shù)字視頻廣播（DVB）系統(tǒng)以及無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)等民用通信系統(tǒng)。

數(shù)字音頻廣播（DAB）標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)應(yīng)用OFDM技術(shù)的民用通信標(biāo)準(zhǔn)[5]。在DAB系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)主要用于保證在移動(dòng)、便攜和固定條件下信號(hào)的完整穩(wěn)定傳輸，減小通信環(huán)境中嚴(yán)重電磁干擾對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響，不僅令DAB系統(tǒng)具備95db以上的信噪比以及192Kbps以上的編碼率，還使得該系統(tǒng)在移動(dòng)速度為200km/h的情況下完成信號(hào)的良好接收，實(shí)現(xiàn)車載廣播的實(shí)用化。同時(shí)，OFDM技術(shù)較強(qiáng)的抗干擾能力有效地解決了多基站間的同頻干擾現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)DAB系統(tǒng)的單頻組網(wǎng)，多個(gè)不同位置的發(fā)射機(jī)發(fā)射荷載多路節(jié)目的同一頻率信號(hào)，不同的覆蓋區(qū)域不需要分配不同的載波頻率，不僅減少了整個(gè)廣播網(wǎng)占用的頻帶寬度，也提高了用戶體驗(yàn)。

在數(shù)字視頻廣播（DVB）三類標(biāo)準(zhǔn)中，DVB-T（Digital Video Broadcasting-Terrestrial）標(biāo)準(zhǔn)作為地面數(shù)字廣播電視標(biāo)準(zhǔn)，采用碼分正交頻分復(fù)用（COFDM）調(diào)制方式進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，并將COFDM技術(shù)與糾錯(cuò)能力較好的糾錯(cuò)碼結(jié)合應(yīng)用，在提高頻譜利用率、有效抵抗多徑干擾的前提下，保證信號(hào)在地面惡劣信道環(huán)境中傳輸?shù)目煽啃浴OFDM技術(shù)可提供不同子載波數(shù)量、調(diào)制方式和保護(hù)間隔，在保護(hù)間隔的作用下，單頻網(wǎng)得以有效運(yùn)行。

無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)體系[6]中，IEEE802.11a和IEEE802.11g均采用OFDM技術(shù)作為物理層接入標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)工作頻段為5GHz，經(jīng)OFDM技術(shù)調(diào)制，可實(shí)現(xiàn)54Mbps的最高數(shù)據(jù)傳輸速率，并可為用戶提供25Mbps的無(wú)線ATM接口、10Mbps的以太網(wǎng)無(wú)線幀結(jié)構(gòu)接口以及TDD/TDMA的空中接口。但因該標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段并未在全球范圍內(nèi)均批準(zhǔn)使用，無(wú)法廣泛推廣，同時(shí)，IEEE802.11a不能與利用補(bǔ)碼鍵控（CCK）調(diào)制技術(shù)的IEEE802.11b兼容，因此，IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)得以提出并獲批應(yīng)用。IEEE802.11g在2.4GHz頻段上應(yīng)用OFDM技術(shù)，不僅將數(shù)據(jù)傳輸速率提高至20Mbps，也可與IEEE802.11b兼容，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。

歐洲電信組織(ETSI)的寬帶射頻接入網(wǎng)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)HiperiLAN2也將OFDM技術(shù)作為其調(diào)制技術(shù)。若要滿足無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)展中多媒體業(yè)務(wù)的需求，仍需要進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率并降低OFDM技術(shù)缺陷對(duì)系統(tǒng)的影響。

2.2 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)因作為第四代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)使得該技術(shù)的眾多優(yōu)勢(shì)被廣泛關(guān)注和研究應(yīng)用，而超3G（B3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)則早于4G通信系統(tǒng)將OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)利用起來(lái)[7]。以IPv6互聯(lián)網(wǎng)作為依托的B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用多天線技術(shù)以及OFDM技術(shù)，有效提升了傳統(tǒng)的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能。通過(guò)OFDM的技術(shù)要求以及具備的數(shù)據(jù)傳輸速率較高、能夠?qū)?dòng)態(tài)頻域進(jìn)行資源分配等優(yōu)勢(shì)，B3G通信系統(tǒng)建立了高速下行分組接入網(wǎng)絡(luò)，并能夠較好的降低多徑效應(yīng)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響，使得該系統(tǒng)比3G移動(dòng)通信系統(tǒng)擁有更好的用戶體驗(yàn)以及更加合理的系統(tǒng)規(guī)劃。

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)利用OFDM技術(shù)將高速串行數(shù)據(jù)分解為低速并行數(shù)據(jù)再進(jìn)行傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，有效的解決以往移動(dòng)通信系統(tǒng)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)較長(zhǎng)的問(wèn)題，為用戶提供高達(dá)100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率；實(shí)現(xiàn)了與各種網(wǎng)絡(luò)、通信主機(jī)以及各類媒體之間進(jìn)行“無(wú)縫連接”；OFDM技術(shù)對(duì)于頻譜的合理利用也使得4G移動(dòng)通信系統(tǒng)更加靈活的運(yùn)用資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；同時(shí)，由于OFDM技術(shù)信號(hào)帶寬的增加或減少僅通過(guò)改變子載波數(shù)量即可，系統(tǒng)復(fù)雜度不會(huì)明顯的提高，令4G移動(dòng)通信系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。

在4G通信系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)因只支持一種固定的配置參數(shù)而導(dǎo)致通信系統(tǒng)存在頻率偏差敏感、頻譜泄露高等缺陷。針對(duì)這些缺陷，有研究人員提出關(guān)于第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)[8]的技術(shù)構(gòu)想，將F（filter）-OFDM技術(shù)——基于子帶濾波的OFDM技術(shù)[9]應(yīng)用于傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)中，劃分的各個(gè)子帶可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景配置不同參數(shù)，能夠比較有效地滿足有限頻段內(nèi)5G系統(tǒng)豐富的業(yè)務(wù)需求。

2.3 低壓電力線載波通信

在電力線載波通信（Power Line Carrier Communication，PLC）中，信號(hào)以電力線作為傳輸通道，但該信道的傳輸特性并不理想。信道中存在隨機(jī)脈沖噪聲、工頻同步/異步噪聲等噪聲干擾，嚴(yán)重影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量；同時(shí)，信號(hào)在傳輸中將產(chǎn)生嚴(yán)重衰減和錯(cuò)誤，衰減可達(dá)80dB甚至更高[10]。

OFDM技術(shù)作為主要擴(kuò)頻通信方式應(yīng)用于低壓電力線載波通信中，利用其可對(duì)各個(gè)子信道采取不同調(diào)制方法、編碼方式以及可控制某些子信道的使用或禁止的優(yōu)勢(shì)，克服電力線信道傳輸信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的一系列影響，使得數(shù)據(jù)傳輸速率至少在512 Kbps ~10 Mbps之間，滿足電力線載波通信的應(yīng)用要求。

首先，利用OFDM技術(shù)允許各個(gè)子載波調(diào)制方式不同的特性可以有效地消除信道上隨機(jī)脈沖噪聲引起的噪聲干擾，同時(shí)，OFDM技術(shù)通過(guò)使用交織編碼、卷積碼等糾錯(cuò)編碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼消除信號(hào)在傳輸中出現(xiàn)的突發(fā)誤碼情況；其次，通過(guò)OFDM技術(shù)采用的頻率分集復(fù)用技術(shù)對(duì)電力線信道上普遍存在的多徑干擾予以克服，令子信道上調(diào)制后信號(hào)的碼元寬度足夠?qū)挷粚?duì)攜帶信息的有用信號(hào)造成碼間干擾；除此之外，OFDM技術(shù)采用的多載波技術(shù)為信道自適應(yīng)均衡技術(shù)提供了有利的實(shí)現(xiàn)條件，從而有效的克服了信號(hào)在電力線信道傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的衰減。

OFDM技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)令低壓電力線載波通信的實(shí)際應(yīng)用成為了可能。自我國(guó)2001年實(shí)現(xiàn)了利用低壓電力線將寬帶接入Internet后，低壓電力線載波通信得到了不斷的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，基于船舶電力線的高速通信、利用寬帶接入電網(wǎng)服務(wù)于電力行業(yè)等成為研究熱點(diǎn)。

2.4 光纖通信

光纖通信作為現(xiàn)代通信中的重要通信方式具有通信容量大、損耗小、保密性好以及抗電磁干擾性能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，并由于其豐富的原料來(lái)源得到了迅速發(fā)展。但因輻射、吸收和散射作用產(chǎn)生的功率損耗、因光纖色散現(xiàn)象產(chǎn)生的碼間串?dāng)_以及因非線性效應(yīng)產(chǎn)生的噪聲和串?dāng)_的存在使得光纖通信有待進(jìn)一步完善。

OFDM技術(shù)具備的抗干擾優(yōu)勢(shì)能夠有效地抵抗光纖色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）對(duì)信號(hào)的影響，使其成為光纖通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下四類系統(tǒng)[11]：

（1）基于多模光纖（MMF）的短距離光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用OFDM技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)MMF較窄3dB頻響帶寬的充分利用，利于系統(tǒng)傳輸速率升級(jí)，還可克服MMF高頻區(qū)域內(nèi)的頻譜選擇性衰落，并且該技術(shù)對(duì)色散較好的容忍性使得在MMF系統(tǒng)的接收端無(wú)需再采用昂貴的電色散補(bǔ)償技術(shù)，具有較好的實(shí)用性。

（2）對(duì)于無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)，在順應(yīng)發(fā)展需求的前提下采用傳統(tǒng)信號(hào)調(diào)制技術(shù)的NGPON1系統(tǒng)可大大提高傳輸速率達(dá)到10 Gbps[12]，但同時(shí)產(chǎn)生了巨大的成本問(wèn)題，OFDM技術(shù)的應(yīng)用則可有效地解決此類問(wèn)題，同時(shí)可對(duì)PON系統(tǒng)收發(fā)機(jī)的靈活性和重構(gòu)性有顯著提高，并保持系統(tǒng)在時(shí)頻域同時(shí)提供混合的動(dòng)態(tài)帶寬分配。

（3）對(duì)于長(zhǎng)途高速骨干光纖通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，利用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)和傳統(tǒng)的光調(diào)制技術(shù)提高系統(tǒng)容量存在抑制CD、PMD和光纖非線性效應(yīng)程度不足等問(wèn)題。將OFDM技術(shù)較高頻譜利用率和抗干擾的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于該系統(tǒng)中，發(fā)展了基于直接檢測(cè)的光OFDM（DD-OOFDM）系統(tǒng)和相干檢測(cè)光OFDM（CO-OFDM）系統(tǒng)兩類系統(tǒng)，分別在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、建設(shè)維修成本低廉和頻譜效率、接收機(jī)靈敏度提高方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在CO-OFDM系統(tǒng)中引入偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)，形成偏振復(fù)用相干光正交頻分復(fù)用（PDM-CO-OFDM）系統(tǒng)，可使得光OFDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率加倍、抗色散能力更強(qiáng)，成為實(shí)現(xiàn)超高速光纖通信系統(tǒng)的首選方案。

（4）光載射頻（ROF）通信系統(tǒng)[13]作為光纖通信與無(wú)線通信相結(jié)合的系統(tǒng)，充分利用兩類通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，成為最有發(fā)展前景的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)，但同時(shí)ROF系統(tǒng)中的信號(hào)不僅要面臨光纖通信中存在的色散問(wèn)題還要受到無(wú)線通信中多徑衰落的影響，將OFDM技術(shù)在抗色散以及抗多徑傳輸方面的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于該系統(tǒng)中，在提高信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)能夠起到降低系統(tǒng)復(fù)雜度和設(shè)計(jì)成本的作用。

2.5 其他領(lǐng)域

無(wú)論有線通信系統(tǒng)還是無(wú)線通信系統(tǒng)，信號(hào)在經(jīng)各類信道進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中，多徑效應(yīng)、噪聲干擾以及信號(hào)衰減等現(xiàn)象均嚴(yán)重影響接收端信號(hào)的質(zhì)量，大大降低系統(tǒng)的可靠性。OFDM技術(shù)以其較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗碼間串?dāng)_能力以及抗多徑衰落能力在多種通信環(huán)境中均得到研究與應(yīng)用。

在海上移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用OFDM技術(shù)，利用該技術(shù)將信號(hào)并行傳輸?shù)奶匦裕闪?2MHz帶寬下的信息速率達(dá)19Mbps[14]，大大提高了海上通信系統(tǒng)的傳輸速率；在水下聲波通信系統(tǒng)中，由于水下信道自身存在時(shí)間頻率選擇性衰落的特性，致使進(jìn)行遠(yuǎn)距離水下傳輸時(shí)產(chǎn)生較高的誤碼率，將OFDM技術(shù)應(yīng)用于該系統(tǒng)中，利用其抗多徑的優(yōu)勢(shì)，保證水下聲波信號(hào)的可靠傳輸[15]；在飛行器測(cè)控系統(tǒng)中，接收機(jī)天線接收直射波和多束反射波合成的信號(hào)[16]，產(chǎn)生多徑效應(yīng)嚴(yán)重影響測(cè)控系統(tǒng)性能，利用OFDM技術(shù)特殊的調(diào)制結(jié)構(gòu)以及抗多徑優(yōu)勢(shì)，能夠消除多徑干擾帶來(lái)的影響，實(shí)現(xiàn)飛行器測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)偵查與打擊的功能；OFDM技術(shù)也被有些學(xué)者引入到衛(wèi)星通信系統(tǒng)[17]中，利用OFDM技術(shù)對(duì)頻譜較高的利用率的優(yōu)勢(shì)，提高衛(wèi)星系統(tǒng)的頻譜利用率，同時(shí)有效保證了系統(tǒng)業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展性。

3 OFDM技術(shù)存在的缺陷

OFDM技術(shù)在多種通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但仍存在有待進(jìn)一步改善的地方：

（1）對(duì)相位噪聲和頻率偏移十分敏感

OFDM技術(shù)在接收端利用正交特性將各路子載波分離，從而實(shí)現(xiàn)解調(diào)，這就要求發(fā)送端子載波與接收端子載波完全一致，任何的頻率偏移都會(huì)破壞載波間的正交性，導(dǎo)致子載頻間干擾（ICI）。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于本振產(chǎn)生的載波頻率不夠精確，且存在多普勒頻移現(xiàn)象，接收端與發(fā)送端之間的頻偏較大，信號(hào)的檢測(cè)性能下降。同樣，相位噪聲導(dǎo)致的頻率擴(kuò)散也使得系統(tǒng)性能大大降低。對(duì)相位噪聲和頻率偏移十分敏感是OFDM技術(shù)一個(gè)非常致命的缺點(diǎn)。

（2）信號(hào)峰均比（PAPR）較大

OFDM信號(hào)是多個(gè)正交子載波信號(hào)的總和，這些子載波信號(hào)通過(guò)多個(gè)不同的調(diào)制符號(hào)獨(dú)立調(diào)制，其相位由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列決定。當(dāng)某些子載波信號(hào)同相位時(shí)，時(shí)域中波形的疊加會(huì)使得峰值功率比信號(hào)的平均功率大很多，導(dǎo)致出現(xiàn)較高的峰均比，降低了射頻功率放大器的效率，同時(shí)，峰均比過(guò)高使得系統(tǒng)對(duì)非線性放大更為敏感，所以O(shè)FDM調(diào)制系統(tǒng)比單載波調(diào)制系統(tǒng)對(duì)放大器的線性范圍要求高。

4 結(jié)束語(yǔ)

正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字視頻廣播（DVB）以及無(wú)線局域網(wǎng)中，并作為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)逐漸被關(guān)注且廣泛研究應(yīng)用。在逐步深入的研究中，OFDM技術(shù)以其較高的頻譜利用率、有效的抗多徑衰落等優(yōu)勢(shì)成為多種通信系統(tǒng)抵抗多徑衰落、提高系統(tǒng)的可靠傳輸?shù)挠行Ы鉀Q方案。針對(duì)OFDM技術(shù)中存在的系統(tǒng)同步不足、峰均比較大等技術(shù)難點(diǎn)，需要更加深入的探討與研究，以保證OFDM技術(shù)在通信系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。

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Analysis of Application Actuality of OFDM Technology

DING Ling-qi, MU Dao-sheng, JIANG Tai-jie, GAO Li-juan
(Information and Communication Engineering, Information and Communication Engineering, Equipment Academy, Beijing 101416, China)

For the advantages of high spectrum efficiency and resistance to multipath interference effectively, OFDM technology has become the key technology of the fourth generation mobile communication system and has been researched and developed widely. With the presentation of basic principles and characterstics of OFDM technology, the paper analyzes the practical application of OFDM technology in many communication fields, such as digital broadcasting system, mobile communication system, power-line carrier communication system, optical communication system and so on, which can provide a reference for application development of OFDM technology in the field of communication in the future.

OFDM; Modulation technique; Communication system

TN919.1

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.10.030

丁凌琦，女，(1992-)，研究生，主要研究方向：信息與網(wǎng)絡(luò)安全；穆道生，男，(1965-)，教授，主要研究方向：軍事通信；蔣太杰，男，(1976-)，研究生，主要研究方向：信息與網(wǎng)絡(luò)安全。

本文著錄格式：丁凌琦，穆道生，蔣太杰. OFDM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 軟件，2016，37（10）：130-134