正交频分复用OFDM技术的研究(8)

SADF

1.2 OFDM的提出和发展

OFDM全称为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是一种新型的高效的多载波调制技术，它能够有效地对抗多径传播，使受到干扰的信号能够可靠地接收。OFDM技术于三十多年前第一次由Chang提出，但是一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。

正交频分复用（OFDM）的应用可以追溯到一个世纪以前，那时很多个低速率的信号，例如电报，分别使用多个不同的载波频率和相对较宽的带宽进行传输。为了方便在接收端能够将信号区分出来，各个载波频率之间间隔足够远，以使得信号频谱不相互交叠。各载波频率之间间隔的频谱区间可保证接收端可以使用很容易实现的滤波器将信号分离开来。结果导致频谱利用率非常低。

另一种方法是使用不同频率的载波来传送单个高速率信息流的不同比特，而不是使用它们分别传输不同的信息流。这种情况下，信号源应该采用并行输出，或者串行的信号源输出通过一个串并变换器之后的成为并行输出。

在同一种信道下可以将这种并行传输技术与单载波高速率的串行传输技术进行比较。对于并行系统如果直接采用多对发射机和接收机来构成，与单载波系统相比，其实现起来的代价当然更高。并行系统中每一个子信道将传输低速率的信息流，速率由子信道的带宽决定。所有子信道的信息率之和一般小于在与并行系统相同的带宽下采用单载波串行传输方案的信息率，这是由于在并行系统子载波之间存在一些保护间隔。但在另一方面，单载波系统更容易产生符号间串扰。这是由于串行高速率传输的每个信息码元的周期短，占用带宽较宽，并行传输的每个子信道上码元周期长，占用带宽窄，从而串行高速率传输容易引入更大的失真。在均衡技术产生之前，虽然需要更高的造价以及它的频带利用率低，但并行传输技术是在色散信道上实现高速率传输的有效方法。并行传输技术的一种额外的优点是它能抵抗多种形式的脉冲噪声。

一种后来实现的多载波系统在每个子载波上使用9点的QAM调制，接收机使用相关检测。子载波之间的频率间隔等于码元速率，这样达到了最优的频谱利用率。这项技术的另一个特点是在频域使用了简单的编码。

上面的这种方法确实满足了以码元速率为间隔的多载波信号之间的正交性要求。然而每个子载波上sin(kf)/f形状的频谱特性不够理想。这样注定大量子载波之间的频谱相互交叠。并且，由于最低和最高的两个子信道的频谱衰减较慢，使得整个多载波系统的频谱 - 2 -