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正交頻分復(fù)用 1.1 正交頻分復(fù)用（OFDM）是在多個(gè)載波頻率的編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法。OFDM已經(jīng)發(fā)展成為一種流行的方式為寬帶 數(shù)字通信，無(wú)論是無(wú)線或以上的銅導(dǎo)線，在應(yīng)用，如數(shù)字電視和音頻廣播，使用的DSL 上網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，電力線網(wǎng)絡(luò)和4G移動(dòng)通信。OFDM是基本相同的編碼OFDM（COFDM）和離散多音調(diào)制（DMT），并且是一個(gè)頻分復(fù)用作為數(shù)字多載波（FDM）方式的調(diào)制方法?！熬幋a”這個(gè)詞來(lái)自于使用的前向糾錯(cuò)（FEC）。有大量緊密間隔的正交 副載波信號(hào)被用于執(zhí)行數(shù)據(jù)在幾個(gè)并行數(shù)據(jù)流或信道。每個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制用常規(guī)的調(diào)制方案（如正交幅度調(diào)制或相移鍵控以低）的符號(hào)率，保持總的數(shù)據(jù)速率類似于傳統(tǒng)的單載波在相同的帶寬的調(diào)制方案。OFDM技術(shù)比單載波方式的主要優(yōu)點(diǎn)是它能夠應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻的能力信道條件（例如，衰減的高頻在長(zhǎng)銅線，窄帶干擾和頻率選擇性衰落是由于多徑）而無(wú)需復(fù)雜的均衡濾波器。信道均衡被簡(jiǎn)化，因?yàn)镺FDM可以被看作使用許多緩慢調(diào)制的窄帶信號(hào)，而不是一個(gè)快速調(diào)制的寬帶信號(hào)。低符號(hào)率使得使用的保護(hù)間隔實(shí)惠的碼元之間，從而可以消除碼間干擾（ISI）和利用回波和時(shí)間擴(kuò)展（在模擬電視這些是作為可見(jiàn)重影和模糊，分別）實(shí)現(xiàn)了多樣性增益，即一個(gè)信號(hào)噪聲比的改善。這種機(jī)制還便于設(shè)計(jì)單頻網(wǎng)絡(luò)（單頻網(wǎng)絡(luò)），其中，多個(gè)相鄰的發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)送相同的信號(hào)在相同的頻率，從多個(gè)遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)的信號(hào)可以被建設(shè)性地結(jié)合，而不是作為干擾通常會(huì)出現(xiàn)在傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)。2.1優(yōu)勢(shì)總結(jié)高頻譜效率相對(duì)于其他雙邊帶調(diào)制方案，擴(kuò)頻等?？梢院苋菀椎剡m應(yīng)惡劣的信道條件，沒(méi)有復(fù)雜的時(shí)域均衡。魯棒針對(duì)窄帶共信道干擾。魯棒針對(duì)符號(hào)間干擾（ISI）和衰落引起的多徑傳播。高效的執(zhí)行使用快速傅里葉變換（FFT）。低靈敏度的時(shí)間同步誤差。不是必需的（不像常規(guī)調(diào)諧子信道接收器的過(guò)濾器的FDM）。有利于單頻網(wǎng)（單頻網(wǎng)），也就是說(shuō)，發(fā)射器宏分集。2.2缺點(diǎn)概要敏感的多普勒頻移。敏感的頻率同步的問(wèn)題。高的峰值對(duì)平均值功率比（PAPR），要求線性發(fā)射器電路，其遭受差的功率效率。效率損失所造成的循環(huán)前綴 / 保護(hù)間隔。3.1從概念上講，OFDM是一種專門(mén)的FDM中，附加約束是：所有的載波信號(hào)是相互正交的。在OFDM中，子載波頻率被選擇成使得該子載波是正交的對(duì)方，即串?dāng)_的子信道之間消除和載波間的保護(hù)帶不是必需的。這極大地簡(jiǎn)化了的設(shè)計(jì)發(fā)送器和接收器 ;不像傳統(tǒng)的FDM，不需要為每個(gè)子信道一個(gè)單獨(dú)的過(guò)濾器。的正交性需要的子載波間隔是赫茲，其中 秒是有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間（在接收側(cè)窗口的大?。?，并且是一個(gè)正整數(shù)，通常等于1。因此，與子載波的總通帶帶寬將乙 f（赫茲）。 scriptstyle 三角洲f ，= ，壓裂k的T_U的正交性也允許高的頻譜效率，總符號(hào)率接近奈奎斯特速率為等價(jià)基帶信號(hào)（即接近一半的奈奎斯特速率為雙面帶物理通帶信號(hào)）。幾乎占據(jù)了整個(gè)可用頻帶可以利用。OFDM通常具有接近“白色”的頻譜，給它良性電磁干擾特性相對(duì)于其他的同信道用戶。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：一個(gè)有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間 = 1毫秒，需要的子載波間隔 scriptstyle 三角洲f ，= ，壓裂1 1 ， mathrm MS ，= 1 ， mathrm 千赫。的正交性（或說(shuō)的整數(shù)倍） = 1,000子載波將導(dǎo)致總通帶帶寬 F= 1兆赫。對(duì)于這個(gè)符號(hào)時(shí)間，根據(jù)奈奎斯特理論中所需要的帶寬為N / 2 = 0.5兆赫（即一半我們的方案所需要的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)的）。如果保護(hù)間隔應(yīng)用，奈奎斯特帶寬要求會(huì)更低。在FFT將導(dǎo)致 =每個(gè)符號(hào)的1000個(gè)樣本。如果沒(méi)有保護(hù)間隔施加，這將導(dǎo)致在基帶復(fù)值信號(hào)在1 MHz的采樣速率，這將根據(jù)奈奎斯特要求的0.5兆赫的基帶帶寬。然而，在通帶的RF信號(hào)由基帶信號(hào)與一個(gè)載波波形（即，雙邊帶正交幅度調(diào)制），導(dǎo)致1 MHz的通帶帶寬相乘產(chǎn)生的。甲單邊帶（SSB）或殘留邊帶（VSB）調(diào)制方案將實(shí)現(xiàn)幾乎一半的帶寬相同的符號(hào)率（即兩倍高的頻譜效率為相同的符號(hào)字母表的長(zhǎng)度）。然而要多徑干擾更敏感。OFDM需要在接收器和發(fā)射器之間非常精確的頻率同步;與頻偏的子載波將不再正交，從而導(dǎo)致載波間干擾（ICI）（子載波之間即串?dāng)_）。頻率偏移通常是由不匹配的發(fā)射器和接收器振蕩器引起的，或由多普勒頻移，由于移動(dòng)。而多普勒單獨(dú)移用于由接收器可被補(bǔ)償，當(dāng)結(jié)合的情況變差的多徑，如反射會(huì)出現(xiàn)在不同的頻率偏移，這是更難校正。這種效果通常惡化隨著速度的增加，并限制在高速行駛的車(chē)輛中使用OFDM的一個(gè)重要因素。為了減輕ICI在這樣的情況下，可以形成每個(gè)子載波，以減少造成了非正交的子載波重疊的干擾。例如，低復(fù)雜度的方案被稱為WCP-OFDM（加權(quán)循環(huán)前綴正交頻分復(fù)用）是由在為了執(zhí)行一個(gè)潛在的非矩形脈沖整形和利用每個(gè)子載波均衡的單抽頭近乎完美的重建采用短濾波器在發(fā)射機(jī)輸出。其他的ICI抑制技術(shù)通常大大增加了接收機(jī)的復(fù)雜性。OFDM是不變地配合使用的信道編碼（前向糾錯(cuò)），并且?guī)缀蹩偸鞘褂妙l率和/或時(shí)間交 織。頻率（子載波）的交織增加抵抗頻率選擇性信道條件，例如衰落。例如，當(dāng)信道帶寬的部分變淡，頻率交織，確保了位錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致在該帶寬的褪色部分的子載波散布在比特流中，而不是集中。同樣，時(shí)間交 織確保那些原本并攏的比特流的比特傳輸相距甚遠(yuǎn)的時(shí)間，從而減輕對(duì)嚴(yán)重的衰落是在高速行駛時(shí)會(huì)發(fā)生什么。然而，時(shí)間交織是沒(méi)有什么好處的慢衰落信道，如固定接收和頻率交織提供了幾乎沒(méi)有任何好處窄帶信道，從遭受平坦衰落（其中整個(gè)信道帶寬消失在同一時(shí)間）。為什么交織被用在OFDM的原因是為了試圖傳播錯(cuò)誤出呈現(xiàn)給糾錯(cuò)解碼器，比特流中，因?yàn)楫?dāng)這樣的解碼器都帶有高濃度的誤差的解碼器無(wú)法糾正所有的誤碼和一陣未更正的錯(cuò)誤的發(fā)生。音頻數(shù)據(jù)編碼一個(gè)類似的設(shè)計(jì)，使光盤(pán)（CD）播放強(qiáng)勁。一個(gè)經(jīng)典的類型與基于OFDM的系統(tǒng)中使用的糾錯(cuò)編碼方法是卷積編碼，經(jīng)常串連與里德-所羅門(mén)編碼。通常，額外的交織（上的時(shí)間和上述頻率交織頂部）中編碼的兩層之間被實(shí)現(xiàn)。對(duì)Reed-Solomon編碼的外部誤差校正代碼的選擇是根據(jù)所采用的內(nèi)卷積解碼的維特比譯碼器產(chǎn)生的短脈沖串差錯(cuò)時(shí)，有高濃度的誤差，以及Reed-Solomon編碼本身是非常適合的觀察要糾正錯(cuò)誤的陣陣。較新的系統(tǒng)，但是，通常采用現(xiàn)在接近最優(yōu)類型的使用turbo解碼原理的糾錯(cuò)碼，其中，解碼器遍歷朝著所期望的解決方案。這樣的糾