ofdm算法
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OFDM的原理及优缺点
摘要正交频分复用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex)是一种多载波调制方式，通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。
它的基本原理是将信号分割为N个子信号，然后用N个子信号分别调制N个相互正交的子载波。
由于子载波的频谱相互重叠，因而可以得到较高的频谱效率。
关键词OFDM; 频分复用；码间串扰
1 前言
无干扰传输的窄带系统与CDMA相比：
优点：用户性能对其他用户的接收功率不敏感
1.不用对功率进行准确控制（同一小区中的用户传输相互正交）
2.不需要对执行严格的功率控制的固定开销。
缺点：存在由频率复用率带来的损失。
由于不进行干扰平均，实际上并不适合于全局频率复用宽带系统OFDM可以将上述两类系统的良好特性结合在一起。
在小区内保持传输的正交性，并且在小区之间进行全局频率复用，还可以进行干扰平均。
2 基本原理或思想
正交频分复用，英文原称Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM，实际上是MCM Multi-CarrierModulation多载波调制的一种。
其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
OFDM是一种高效的数据传输方式，其基本思想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(频带窄)，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。
OFDM相对于一般的多载波传输的不同之处是它允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波间相互正交，则可以从混叠的子子载波上分离出数据信号。
由于OFDM允许子载波频谱混跌，其频谱效率大大提高，因而是一种高效的调制方式。
3 实现方法及使用的技术
1）在数字通信系统中，利用相互正交的信号，使用DFT和IDFT进行数据处理。
2）串行数据转化成并行数据
将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
3）跳频技术
跳频在整个频带中进行，每Nc个OFDM码元间隔重复一次跳频模式（Nc为奇数）。
使用奇数的效率比较高。
4 与同类技术的比较（优缺点）
OFDM优点:
采用正交频分复用可以提高电力线网络传输质量，它是一种多载波调制技术。
传输质量的不稳定意味着电力线网络不能保证如语音和视频流这样的实时应用程序的传输质量。
然而，对于传输突发性的Internet数据流它却是个理想的网络。
即便是在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且适当的纠错技术可以确保可靠的数据传输。
OFDM的主要技术特点如下：
（1）可有效对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输；
FFT具有分散噪声功率的作用。
（2）通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力，；尤其是抗多径衰落。
消除ISI ：加上保护区间；但会产生载波间干扰（ICI）
消除ICI ：将OFDM符元循环扩增到保护区间，子载波子载波之间有频带保护，彼此之间不会相互干扰
（3）各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶反变换IDFT和离散傅利叶变换DFT实现；
（4）具有高的频率利用率；
（5）OFDM较易与其它多种接入方式结合，构成MC-CDMA和OFDM-TDMA等。
OFDM缺点:
1.传送与接收端需要精确的同步
对频率偏移敏感，同步要求高，要不然就会产生严重干扰（ICI,ISI）。
2.对于都普勒效应频率飘移的敏感
定时偏差会引起子载波相位的旋转，而且相位旋转角度与子载波的频率有关，频率越高，旋转角度越大，如果定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和仍小于循环前缀的长度，此时子载波之间的正交性仍然成立，没有ISI和ICI（信道间干扰），对解调出来的数据信息符号的影响只是一个相位的旋转。
如果定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和大于循环前缀的长度，这时一部分数据信息丢失了，而且最为严重的是子载波之间的正交性破坏了，由此带来了ISI和ICI，这是影响系统性能的关键问题之一。
频率偏差是由收发设备的本地载频之间的偏差、信道的多普勒频移等引起的，由子载波间隔的整数倍和子载波间隔的小数倍偏移构成。
子载波间隔整数倍不会引起ICI，但是解调出来的信息符号的错误率为50％，子载波间隔的小数倍的偏移由于抽样点不在顶点，如图9所示，破坏了子载波之间的正交性由此引起了ICI。
3.峰值对平均功率(PAPR)的比例高
多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号相位一致时，所得的叠加信号的瞬时功率会远远高于信号的平均功率，如图10所示。
因此可能带来信号畸变，使信号的频谱发生变化，子信道间正交性遭到破坏，产生干扰。
参考文献
[1]无线通信基础(英文版) 谢(Tse.D.) (作者), 维斯瓦纳斯(Viswanath.P.) (作者
[2] OFDM for Wireless Communications Systems Ramjee Prasad
Artech House, 2004年1月1日- 272 页
[3] OFDM for wireless multimedia communications
Richard van Nee, Ramjee Prasad Artech House, 2000 - 260 页。
