OFDM基本原理及其在通信系統中的應用

　　
　　在接收端，對OFDM符號進行解調的過程中，需要計算這些點上所對應的每個子載波頻率的最大值，因為在每個子載波頻率最大值處，所有其他子載波的頻譜值恰好為0（圖4為6個子載波的情況），所以可以從多個相互重疊的子信道符號中提取每一個子信道符號，而不會受到其他子信道的干擾（假設有精確的同步）。

2.2 循環擴展

　　因為每個OFDM符號中都包括所有的非零子載波信號，而且也同時出現該OFDM符號的時延信 號，所以無線信道間的符號間會存在干擾，如圖5所示。

　在系統帶寬和數據傳輸速率給定的情況下，OFDM信號的符號速率遠遠低于單載波的傳輸模式，正因為這種低符號速率使OFDM系統可以自然抵抗多徑傳播導致ISI，另外，通過在每個符號的起始位置增加保護間隔可以進一步抵制ISI，還可以減少在接收端的定時偏移錯誤，如圖6所示。

2.3 OFDM系統

　　圖7為傳統的OFDM發射接收系統。發送端將被傳輸的數字信號轉換成子載波幅度和相位的映射，并進行離散傅里葉反變換（IDFT）將數據的頻譜表達式變到時域上，接收端進行與發送端相反的操作，子載波的幅度和相位被采集出來并轉換回數字信號。

2.4 OFDM的缺點

　　(1) OFDM對系統定時和頻率偏移敏感

　　定時偏差會引起子載波相位的旋轉，如圖8所示，而且相位旋轉角度與子載波的頻率有關，頻率越高，旋轉角度越大，如果定時的偏移量與最大時延擴展的長度之和仍小于循環前綴的長度，此時子載波之間的正交性仍然成立，沒有ISI和ICI（信道間干擾），對解調出來的數據信息符號的影響只是一個相位的旋轉。如果定時的偏移量與最大時延擴展的長度之和大于循環前綴的長度，這時一部分數據信息丟失了，而且最為嚴重的是子載波之間的正交性破壞了，由此帶來了ISI和ICI，這是影響系統性能的關鍵問題之一。

　　頻率偏差是由收發設備的本地載頻之間的偏差、信道的多普勒頻移等引起的，由子載波間 隔的整數倍和子載波間隔的小數倍偏移構成。子載波間隔整數倍不會引起ICI，但是解調出來的信息符號的錯誤率為50％，子載波間隔的小數倍的偏移由于抽樣點不在頂點，如圖9所示，破壞了子載波之間的正交性由此引起了ICI。

　　(2)存在較高的峰值平均功率比

　　多載波系統的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號相位一致時，所得的疊加信號的瞬時功率會遠遠高于信號的平均功率，如圖10所示。因此可能帶來信號畸變，使信號的頻譜發生變化，子信道間正交性遭到破壞，產生干擾。

3結語

　　OFDM技術以其抗多徑衰落、高的頻譜利用率等諸多優勢成為人們研究的熱點，并有希望成 為第4代移動通信的關鍵技術。但OFDM存在兩個致命缺點成為OFDM應用于移動通信的障礙，目前，許多科研工作者正致力于此，OFDM技術也正逐步成熟起來。