正交频分复用技术及其在无线网络中的应用

OFDM技术在4G移动通信中的应用1、OFDM技术概述OFDM技术又被称为正交频分复用技术,是多载波调制技术的一类分支技术。

它是一种能够显著提高载波频谱利用率并使每个载波能相互正交,稳定、高效地在无线环境下进行高速通信传输的技术。

OFDM技术的核心是将频域中的信道变为各个正交子的信道,通过子载波对各子信道调制。

同时,由于每个子载波是采用的并行传输,所以移动通信系统中的上、下行链路都将同时接收多种调制,极大地提高了载波频谱的利用率并能使各个载波之间具有正交性,保证移动通信过程中无失真。

目前,针对4G移动通信系统的开发,使用了OFDM技术,并在信道估计、同步及同步误差、与多址技术的结合、编码技术等技术层面做出了重大的突破。

OFDM技术在无线移动通信系统中得到了广泛的应用。

其结构如下图所示。

▲OFDM系统框图2、OFDM技术的优势OFDM之所被广泛地应用于移动通信系统中,是其拥有众多的技术优点。

特别是在4G移动通信系统中的应用,作为重要的技术它具有下面这些优势:（1）受宽带带宽影响较小,OFDM技术具有高效的数据通信能力,在带宽较窄的情况下依然能够进行大规模数据的通信。

正式其高效、大规模通信的特点,使其在欧洲、亚洲的通信运营商中受到广泛的青睐;（2）OFDM技术能显著提升通信过程中的信道利用率,使得有限的载波频谱资源得到了充分的利用,各个载波之间具有正交性;（3）OFDM技术能够适应变化的移动通信环境,抵抗移动通信环境的变化冲击。

OFDM技术能够动态适应信道数据传输能力的改变。

特别是在高层建筑、人口集中地区等复杂环境下,OFDM技术能够保证数据通信过程的稳定抵消影响。

3、OFDM技术在4G中应用的关键技术现如今,移动通信系统中4G移动通信是个人通信的主要形式,并随着人类社会的信息需求日趋发展。

其日趋成熟的发展是离不开OFDM这一关键技术在4G移动通信中应用的。

（1）信道估计OFDM技术的核心技术之一就是信道估计。

Wi-Fi产品中的OFDM技术2011-01-20 18:51:24近年来，正交频分复用(OFDM)技术因其可有效对抗多径干扰(ISI)和提高系统容量而受到人们的极大关注，已在数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、无线局域网(WLAN)，Wi-Fi 产品中得到广泛应用，是第四代移动通信系统的有力竞争者。

OFDM技术的基本原理正交频分复用(OFDM)的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换分解成若干子比特流，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。

由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。

并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰。

而且，一般采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的信道间干扰。

同时OFDM 将发送的信息埋藏在载波系数中，其载波具有正交性，载波之间的频谱可以相互交迭，提高了频谱利用率。

OFDM的基本工作过程在OFDM的发射部分，将串行码元符号转换成并行码元符号，并行行数等于子载波数量，形成子载波符号序列；对每个子载波序列做编码；将每个子载波符号转化成复数的相位表现形式；将每个子载波符号序列调制在相应的IFFT BIN上，包括共轭部分的子载波序列；实施IFFF得到时域离散的OFDM信号采样点。

实现OFDM 调制的关键是子载波频率和符号率的关系，子载波频率以1/NT的整数倍分割，每个子载波的符号率为1/NT (symbols/sec)。

每个子载波调制的效果使其呈现sin(x)/x形状，sin(x)/x的0点落在频率横坐标的1/NT的各个整数倍上，每个子载波的频谱峰值正对横坐标的各个子载波频率点k/NT上，一个载波频率点正好落在其它子载波频率对应的频谱0点上，这意味着发送过程中尽管各个载波的频谱重叠，但互不干扰，子载波紧密相连使得带宽利用率很高。

OFDM技术在各个领域的应用2007年7月30日 11:04 计算机世界评论( 0) 阅读：次作者：山东省信息产业厅韩旭东从技术层面来看，第四代移动通信系统将有望以OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）为核心技术，主要理由是无线电频率使用效益高、抗噪声能力强、适合高速数据传输等。

然而OFDM仍有许多问题待解决，不过部分标准的制订工作已经接近尾声且即将商用化（如数字音频广播），目前，OFDM技术已经广泛应用于无线局域网领域，但若要应用在移动通信领域仍需时日。

目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（A DSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视(HDTV)、无线城域网、无线局域网（WLAN），甚至3G的CDMA也开始引入OFDM技术思想以提升其性能。

技术不再陌生OFDM（正交频分复用技术）是一种无线环境下的高速传输技术。

众所周知，无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。

这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。

由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率，如图所示。

另一方面，OFDM技术也存在缺陷：对频率偏移和相位噪声很敏感；峰值与均值功率比相对较大，这个比值的增大会降低射频放大器的效率。

应用日益广泛近年来，围绕OFDM存在的两个缺陷，业内人士进行了大量研究工作，并且已经取得了进展。

OFDM技术既可用于移动的无线网络，也可以用于固定的无线网络，它通过在楼层、使用者、交通工具和现场之间的信号切换，有效地解决了其中的信息冲突问题。

2023-11-09•OFDM原理•OFDM实现的关键技术•OFDM系统设计目录•OFDM系统性能评估•OFDM系统应用01 OFDM原理OFDM（正交频分复用）是一种无线通信传输技术，其主要思想是将高速数据流分割为多个低速子数据流，并在多个正交子载波上并行传输。

OFDM技术可以有效抵抗多径效应和频率选择性衰落，提高频谱利用率，实现高速数据传输。

OFDM基本概念OFDM系统主要由调制器、IFFT/FFT变换器和并/串转换器等组成。

调制器负责将输入的数据符号调制到各个子载波上，IFFT/FFT变换器则进行时域/频域变换，实现子载波的并行传输，最后通过并/串转换器将数据符号转换为串行信号进行传输。

OFDM系统组成OFDM信号调制主要采用QAM（Quadrature Amplitude Modulation）等调制方式，将输入的数据符号调制到各个子载波上。

QAM是一种同时对幅度和相位进行调制的调制方式，其调制符号由幅度和相位共同表示。

OFDM信号解调需要经过串/并转换、FFT/IFFT变换、解调等步骤。

串/并转换器将接收到的串行信号转换为并行信号，然后通过FFT/IFFT变换器进行频域/时域变换，得到各个子载波上的数据符号。

最后，解调器对数据符号进行解调，恢复出原始的数据。

02 OFDM实现的关键技术IFFT和FFT算法快速傅里叶变换（FFT）算法FFT是一种高效计算离散傅里叶变换（DFT）及其逆变换的算法，用于将信号从时域转换到频域，以及从频域转换到时域。

在OFDM系统中，FFT用于接收端解调数据，而IFFT则用于发射端调制数据。

逆快速傅里叶变换（IFFT）算法IFFT是FFT的逆运算，用于将信号从频域转换到时域。

在OFDM系统中，IFFT用于将调制后的数据转换为时域信号进行发射。

为了消除多径效应和符号间干扰（ISI），OFDM系统在每个符号之间插入了一段保护间隔。

保护间隔通常为一段循环前缀，其长度与符号长度相同。

正交频分复用技术在通信系统中的应用随着科技的不断发展和进步，通信技术也不断更新换代。

正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是目前较为常用的一种数字通信技术。

在国内外广泛用于电视、卫星通信、无线电信等领域。

本文将以正交频分复用技术在通信系统中的应用为主题，阐述其原理、特点以及在通信系统中的重要性。

一、正交频分复用技术的原理正交频分复用技术是利用FFT（Fast Fourier Transform）在频域上划分出多个正交信道，并可将多个数据流分别调制到不同的正交子载波频段上，从而实现多用户数据的同时传输。

具体而言，普通的频分复用将信号分成不同的频段，每个频段中只能传输一条数据流。

而正交频分复用技术则在频域上将信号分成多个正交子载波频段，不同的数据流被传输到不同的子载波中。

在接收端，使用IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）将信号从频域变换到时域，以实现多用户数据的同时接收。

二、正交频分复用技术的特点正交频分复用技术具有以下几个特点：1、高效率：正交频分复用技术可以利用频谱资源，将多个数据流同时传输，从而提高了频谱利用率。

可以说，其传输效率是目前通信技术中比较高的。

2、抗多径衰落能力强：由于其多个正交子载波频段之间没有耦合，因此在传输时不会相互干扰，同时其在复杂的多径环境下的抗衰落能力也比较强。

3、灵活性强：由于正交频分复用技术可以将多个数据流同时传输，因此可用于传输语音、视频等不同类型的数据，且其传输方式灵活，可根据具体需要进行分配。

4、控制复杂度低：正交频分复用技术的实现不复杂，计算复杂度低，相比其他通信技术更易于实现。

三、正交频分复用技术在现代通信系统中占据了非常重要的地位。

它以其高效率、抗干扰、灵活性和实现容易等优点，成为目前通信领域中主流的数字调制技术，其应用广泛，主要体现在以下几个方面：1、卫星通信领域：正交频分复用技术在卫星通信中广泛应用，能够实现多项业务的保障，提升通信效率，从而满足客户多种需求，是目前国内外常用的卫星通信技术之一。

正交频分复用(OFDM)技术在无线局域网中的应用
赵旭凇
【期刊名称】《电信工程技术与标准化》
【年(卷),期】2003(000)005
【摘要】本文首先介绍了OFDM的原理、采用基带FFT算法的系统实现及其优缺点,随后着重阐述了OFDM在无线局域网中应用的优势和存在的问题,最后给出了一个实例--IEEE 802.11a标准中的OFDM.
【总页数】5页(P66-70)
【作者】赵旭凇
【作者单位】中京邮电通信设计院,北京,100035
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.OFDM技术在无线局域网中的应用 [J], 刘峰;都妍美
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3.正交频分复用技术在无线局域网中的应用 [J], 冯祥;梁伟洋
4.正交频分复用技术在高速无线局域网上的应用 [J], 赵再军
5.正交频分复用（OFDM）技术在军事遥控遥测系统中的应用 [J], 黄祖圣
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详解正交频分复用技术及其应用频分复用(FDM，FrequencyDivisionMultiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。

频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。

频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。

频分复用技术除传统意义上的频分复频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。

频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。

频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。

频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)，本文主要介绍正交频分复用(OFDM ，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。

传统的频分复用（FDM）的优点是简单、直接。

但是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且在频分路数N较大时多个滤波器的实现使系统复杂化。

正交频分复用（OFDM）技术的基本思想就是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每一个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道并非平坦的，也就是说，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此可以大大消除符号间干扰。

OFDM实际是一种多载波数字调制技术。

OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频谱是正交的。

正交频分复用的例子正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM）是一种在无线通信中常用的多址技术。

它通过将高速数据流分成多个较低速的子流，并将这些子流通过不重叠的正交子载波进行传输，从而实现多用户之间的并行传输和提高信道利用率。

下面将以人类视角描述OFDM的原理和应用。

OFDM技术最早用于数字音频广播，后来被广泛应用于无线局域网（WLAN）、移动通信（如4G和5G）以及数字电视广播等领域。

它的原理是将高速数据流分成多个较低速的子流，并将这些子流通过不重叠的正交子载波进行传输。

这些子载波之间相互正交，即彼此之间没有干扰，这样可以大大提高频谱利用率和抗干扰能力。

OFDM技术的一个重要特点是能够克服多径效应对信号的影响。

在无线通信中，信号在传播过程中会经历多条路径，到达接收端时会产生多个不同的时延和相位，从而导致信号叠加在一起，产生干扰。

而使用OFDM技术时，可以将信号分成多个子载波进行传输，每个子载波的带宽比较窄，相邻的子载波之间相互正交，这样可以有效地避免多径效应对信号的影响。

OFDM技术还具有较高的频谱利用率。

由于将高速数据流分成多个较低速的子流进行传输，每个子载波的带宽比较窄，因此可以更好地利用频谱资源。

而且，由于子载波之间相互正交，可以减小子载波之间的干扰，进一步提高频谱利用率。

OFDM技术还具有较好的抗干扰能力。

由于使用了正交子载波，相邻子载波之间相互正交，可以有效地减小子载波之间的干扰。

此外，OFDM技术还可以通过调整子载波的功率和子载波间隔来适应不同的信道环境，进一步提高抗干扰能力。

在无线通信中，OFDM技术已经得到广泛的应用。

例如，无线局域网（WLAN）中的Wi-Fi技术就是使用OFDM技术实现的。

Wi-Fi技术使用的是2.4GHz和5GHz的频段，通过将高速数据流分成多个较低速的子流，并使用OFDM技术进行传输，实现了高速的无线数据传输。

无线通信中的OFDM技术原理及应用教程OFDM技术（正交频分复用技术）是现代无线通信领域中常用的一种多载波调制技术。

它能够有效地抵抗多径传播和频偏等问题，提高无线信号的传输质量和系统容量，被广泛应用于Wi-Fi、LTE等无线通信标准中。

本文将从OFDM技术的原理和应用两个方面进行介绍。

一、OFDM技术的原理OFDM技术将高速数据流分为多个较低速率的子载波，每个子载波之间正交，通过多个子载波同时传输数据。

这样可以充分利用频谱，并且能够抵抗多径传播带来的码间干扰。

OFDM系统包含三个主要的过程：调制、并行传输和接收端处理。

1. 调制：OFDM系统使用QAM或PSK等调制方式将原始数据信号转换为复数形式的符号。

复数符号在频域上表示为一个复数序列。

每个复数符号代表一个子载波上的数据。

2. 并行传输：OFDM系统将调制后的符号并行地发送到不同的子载波上。

每个子载波负责传输一部分数据，子载波之间正交避免了码间干扰。

3. 接收端处理：接收端利用FFT（快速傅里叶变换）将接收到的OFDM信号从频域转换为时域。

然后，对每个子载波信号进行解调和译码，将其恢复为原始数据信号。

二、OFDM技术的应用OFDM技术在无线通信领域有广泛的应用，以下列举了几个主要的应用领域。

1. Wi-Fi网络：OFDM技术是Wi-Fi网络中使用的一种调制技术。

Wi-Fi网络使用的是802.11标准，其中包括了多个子标准，如802.11a、802.11g和802.11n等。

这些子标准中的大部分都采用了OFDM技术，用于提供高速、稳定的无线网络连接。

2. 移动通信：OFDM技术也被广泛应用于移动通信领域，如LTE（Long Term Evolution）网络。

LTE网络采用了OFDMA（OFDM Access）技术，将频谱划分为不同的子载波，用于同时传输多个用户的数据。

这样可以提高系统容量和频谱效率，实现高速的移动数据传输。

3. 数字电视和广播：OFDM技术在数字电视（DVB-T）和广播（DAB）中也有应用。