OFDM正交频分复用Word文档格式.docx
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areusedtocarry
data.Thedataisdividedintoseveralparalleldatastreamsorchannels,oneforeachsub-carrier.Eachsub-carrierismodulatedwithaconventionalmodulationscheme(suchas
quadratureamplitudemodulation
or
phase-shiftkeying)atalow
symbolrate,maintainingtotaldataratessimilartoconventionalsingle-carriermodulationschemesinthesamebandwidth.
OFDM本质上与编码OFDM(COFDM)和离散多音调制(DMT)是一样的。
这是一种频分复用(FDM)方案,用来作为数字多载波调制方法。
大量紧挨的正交子载波信号用来承载数据;
数据分成若干个并行的数据流或信道,每个信道一个子载波;
每个子载波使用通常的调制方案(如正交幅度调制或相移键控),以低的信符速率(symbolrate)对其进行调制;
从而维持整个数据速率,以类似于相同带宽的常规单载波数据速率,进行传输。
Orthogonalfrequency-divisionmultiplexing(OFDM)isamethodofencodingdigitaldataonmultiplecarrierfrequencies.OFDMhasdevelopedintoapopularschemeforwideband
digitalcommunication,whether
wireless
orover
copper
wires,usedinapplicationssuchasdigitaltelevisionandaudiobroadcasting,
DSL
broadbandinternetaccess.
正交频分复用(OFDM)是一种在多个载波频率上对数字数据编码的方法。
OFDM已经发展成为宽带数字通信的一种流行方案;
无论是无线还是在有线上,这种方案广泛应用于如数字电视和音频广播、DSL宽带互联网接入.
TheprimaryadvantageofOFDMoversingle-carrierschemesisitsabilitytocopewithsevere
channel
conditions(forexample,
attenuation
ofhighfrequenciesinalongcopperwire,narrowband
interference
andfrequency-selective
fading
dueto
multipath)withoutcomplexequalizationfilters.Channel
equalization
issimplifiedbecauseOFDMmaybeviewedasusingmanyslowlymodulated
narrowband
signalsratherthanonerapidlymodulated
wideband
signal.Thelowsymbolratemakestheuseofa
guardinterval
betweensymbolsaffordable,makingitpossibletoeliminate
intersymbolinterference
(ISI)andutilizeechoesandtime-spreading(thatshowsupas
ghosting
onanalogueTV)toachievea
diversitygain,i.e.a
signal-to-noiseratio
improvement.Thismechanismalsofacilitatesthedesignof
singlefrequencynetworks
(SFNs),whereseveraladjacenttransmitterssendthesamesignalsimultaneouslyatthesamefrequency,asthesignalsfrommultipledistanttransmittersmaybecombinedconstructively,ratherthaninterferingaswouldtypicallyoccurinatraditionalsingle-carriersystem.
OFDM比单载波方案优越,主要在于OFDM有能力应付恶劣的信道条件(例如,在长铜线中的高频衰减、窄带干扰、和由于多径引起的频率选择性衰落),免去了对均衡滤波器过于复杂的需求。
之所以能简化信道均衡,是因为OFDM可以看作为使用许多被慢调制的窄带信号,而不是一个被快调制的宽带信号。
低信符速率使有可能不会花费太大的代价,在信符间使用保护间隔,来避免信符间干扰(ISI)、消除回声和延时扩展(在模拟电视上显示为重影),以达到分-集增益,也就是改善信号信噪比,而不会太多降低频谱效率。
这种机制也有利于单一频率网络(SFN)的设计。
SFN是一种这样的网络,其中几个相邻发信机,同时发送相同频率的同样信号,好像这些发自多个远隔的发信机的信号,在结构上组合在一起。
而通常在一个传统的单载波系统中却是很易发生干扰的。
InOFDM,thesub-carrierfrequenciesarechosensothatthesub-carriersareorthogonal
toeachother,meaningthat
cross-talk
betweenthesub-channelsiseliminatedandinter-carrierguardbandsarenotrequired.Thisgreatlysimplifiesthedesignofboththe
transmitter
andthe
receiver;
unlikeconventional
FDM,aseparatefilterforeachsub-channelisnotrequired.
在OFDM中,子载波频率是这样选择的,即各子载波彼此频率正交,意味着子信道之间的串扰是可以被抵消的,而且也不需要载波间的保护频段。
这就大大简化了发信机和收信机的设计;
不再像常规的FDM那样,已没有必要为每一个子信道安排一个分开的滤波器。
OFDMrequiresveryaccuratefrequencysynchronizationbetweenthereceiverandthetransmitter;
withfrequencydeviationthesub-carrierswillnolongerbeorthogonal,causinginter-carrierinterference(ICI)(i.e.,cross-talkbetweenthesub-carriers).Frequencyoffsetsaretypicallycausedbymismatchedtransmitterandreceiveroscillators,orby
Dopplershift
duetomovement.WhileDopplershiftalonemaybecompensatedforbythereceiver,thesituationisworsenedwhencombinedwith
multipath,asreflectionswillappearatvariousfrequencyoffsets,whichismuchhardertocorrect.Thiseffecttypicallyworsensasspeedincreases,
andisanimportantfactorlimitingtheuseofOFDMinhigh-speedvehicles.SeveraltechniquesforICIsuppressionaresuggested,buttheymayincreasethereceivercomplexity.
OFDM需要在收信机和发信机之间有非常准确的的频率同步;
子载波的频率偏差将导致不再正交,造成载波间干扰(ICI)(即子载波之间的串扰)。
频率偏移通常是由于发信机和收信机的振荡器不匹配所引起的,或者,由于移动而引起多普勒频移。
虽然单独的多普勒频移可以在收信机中得到补偿,但当同时有多径结合时,情况就会恶化;
因为各种频率偏移都会出现反射,这就更难校正了。
这种效应通常随速度增加而恶化,
成为限制OFDM在高速行驶的车辆中使用的一个重要因素。
对于ICI的抑制有若干种技术建议,但他们可能会增加收信机的复杂性。
orthogonalityallowsforefficientmodulatoranddemodulatorimplementationusingtheFFTalgorithmonthereceiverside,andinverseFFTonthesenderside.Althoughtheprinciplesandsomeofthebenefitshavebeenknownsincethe1960s,OFDMispopularforwidebandcommunicationstodaybywayoflow-cost
digitalsignalprocessing
componentsthatcanefficientlycalculatetheFFT.
正交允许在接收端采用FFT算法,并在发送端使用反向FFT,以高效地执行解调器和调制器功能。
虽然其原理及其得益早在20世纪60年代以来就已众所周知,然而,直到今天才普及OFDM宽带通信,是由于采用了低成本的数字信号处理组件;
使用它,才可以有效地计算FFT。
OnekeyprincipleofOF
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