OFDM系统中信道的自适应比特和功率分配算法

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OFDM自适应调制技术综述

-10-OFDM自适应调制技术综述武警工程大学　刘超群【摘要】OFDM（正交频分复用）技术可以有效对抗频率选择性衰落克服窄带干扰，提高频谱利用率，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输，在通信领域得到了广泛的应用，但是固定调制解调技术并不能有效实现频带资源的充分利用。

OFDM自适应调制技术是根据各子信道的状况对比特与功率进行动态分配以实现系统整体性能的提高。

本文对OFDM自适应调制解调的基本原理及传统OFDM自适应调制算法进行了较为全面系统的综述，并介绍了一些国内学者在OFDM自适应调制算法改进发面的研究成果。

【关键词】OFDM；自适应调制；动态分配正交频分复用(OFDM)的概念是由B.R.Sal-tzberg在20世纪60年代提出的，它的原始思想是将高速数据转化为并行低速数据并调制到相互正交的子信道上传输，在充分利用可用带宽的同时，信道均衡也变得相对容易，而且可以有效对抗突发噪声和多径失真。

OFDM技术应用已有40年历史，主要用于军用的无线高频通信系统，但由于受当时硬件条件的限制一直未得到进一步推广，由于OFDM 各个子载波之间相互正交，采用FFT实现这种调制，但在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素都成为OFDM技术实现的制约条件。

在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困难也都得到了解决，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的领域。

80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点，如今已被普遍认为是第四代移动通信系统的核心技术。

1.OFDM自适应调制基本原理自适应调制技术和OFDM技术相结合，可以根据移动无线信道的瞬时质量状况决定子信道的调制方式，使信道的传输能力在任何时刻都能达到最大，自适应调制技术可以使通信系统获得较高的频谱利用率和比特传输速率。

ofdm子载波功率_概述说明以及解释

ofdm子载波功率概述说明以及解释1. 引言1.1 概述OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，广泛应用于无线通信系统中。

它可以将频谱分成多个子载波，并在每个子载波上进行并行传输，提高了系统的数据传输效率和抗干扰性能。

OFDM子载波功率管理是指在OFDM系统中对各个子载波的功率进行合理分配和控制的过程。

通过对子载波功率进行优化管理，可以实现最大化系统容量、降低功耗、提高接收灵敏度等目标。

1.2 文章结构本文将对OFDM子载波功率进行详细的概述说明和解释。

文章主要分为以下几个部分：- 第2 部分：OFDM子载波功率概述。

介绍了OFDM技术的基本原理，并重点探讨了子载波功率分配原理及其在OFDM系统中的重要性。

- 第3 部分：OFDM子载波功率的解释与说明。

涵盖了三种常见的子载波功率控制方法，包括等功率分配、自适应功率分配算法以及基于信噪比动态调整算法。

- 第4 部分：实际应用与案例研究。

具体讨论了无线通信中OFDM子载波功率管理策略，以及在5G通信系统中的应用研究，同时探讨了OFDM子载波功率管理对系统性能的影响分析与优化思路。

- 第5 部分：结论与展望。

总结本文主要内容，并对OFDM子载波功率管理的未来发展进行展望。

1.3 目的本文旨在深入理解和解释OFDM子载波功率管理的原理、方法和重要性，并通过实际应用和案例研究来展示其在无线通信系统中的作用。

我们希望读者通过本文可以了解到如何合理地对OFDM子载波功率进行管理，并为今后相关领域的研究和发展提供借鉴和参考。

2. OFDM子载波功率概述2.1 OFDM技术简介OFDM（正交频分复用）是一种多子载波调制技术，它能够将一个高速数据流拆分为多个较低速的子载波进行传输。

每个子载波的带宽相互之间正交且不重叠，这样可以有效地减少了码间干扰。

OFDM技术在无线通信系统中具有广泛的应用，尤其在高速数据传输以及抗多径衰落方面表现出色。

2.2 子载波功率分配原理OFDM系统通过对所有子载波进行不同功率的分配来提高系统性能。

一种改进的OFDM自适应功率分配算法

常使用基于拉格朗日乘子法的二分臂：法。针对迭代过程中估ｔ‘ Ｉ值偏离目标值时收敛较慢的情况，提出混合二分算法。仿真结果证明，该算
法比二分算法具有更快的收敛速度
关键诃：正交频分复用；注水分配；自适应凋制；功率分配
ＩｐｏｅｗｅｌｃｔｏｇｒｔｍｏｍｒｖｄＰｏｒＡｌａｉｎＡｌｏｉｈｆｒＯＦＤＭｙｔｍｓｏＳｓｅ
获得子戟波的完整信道特性，系统要求的误比特率上限为
ＢＲ，总功率上限为ｐａ，第ｉ子载波分配的功率为Ｅｇｔｒ个Ｐ，比特速率为，
ＮＮ
本文所指的比特速率均是在一个ＯＦＤＭ
正交，相对一般的多载波系统，节省了带宽，提高了传输的可靠性和系统容量。同时在每个子载波ｔ插入保护间隔和循ｆ｜环前缀，有效地克服了符号问干扰。目前，ＯＦＤＭ已经被确
ＺＨＥＮＧｉｃＰｅ．ｈａｏ．ＳＯＮＧａｎ．ａＸＵａｏ— ｅＨｔｏ，Ｘｉｍｉ
｛ｃｏ）ｏｍ］ｌｌｃｅｃｎｅｈｏｏｙＢｉｎｎｔｕｅｌｅｈｏｏｙＢｉｎ０）８）Ｓｈ｛ｆｌＣｏ）ｔ＂ｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ、ｅｉｇＩｓｔｔｃｎｌｇ．ｅｉｇ１（ｔＳｅｊｉｏＴｊ０Ｉ［ｓｒｃ］ＷａｒｉｉｇｄｓｌｕｉｎａｇｌｈｉｔｅｏｔｌｌｏｉｍｆｒＤＭｙｔｍｓｔｍａｉｚｈｖｌｌｂｔａｅｕｄｌｖｒｌｐｗｅＡｂｔａｔｔ — ｌｎｉ ’ ｔｌｏｉｍｈｐｉｇｒｈ）ＯＦｅｆｌｔｂｏｉｔｓｍａａｔｔｓｓｅｘｍｉｔｅｏｅａｌｉｒｔｎｅｏｅａｌｏｒｏｅ ‘

OFDM系统基于自适应定阶的MMSE信道估计

⎡ ⎤ ˆ = X −1y = ⎢ y 0 , y1 ,", yN −1 ⎥ h ls ⎢x x ⎥ x N −1 ⎦ ⎣ 0 1
电子与信息学报
第 29 卷
受各种复杂的地形地貌，如开阔地，山区，城市等影响的传 (4) 播，使多径时延的变化很大，如果采用固定的 L 表示最大多径时延，由此引起的相关函数失配对系统估计性能造成一定的损失。我们把信道最大多径时延称之为信道的阶，并用符号 K 表示。当 K 的实际值与 L 相差较大时，信道失配非常明显，基于循环前缀长度的 MMSE 信道估计比理想的估计有明显的性能损失。
A MMSE Channel Estimator Based on Adaptive Order Determination in OFDM Systems
Xu Yi-tao Wang Cheng-gui
(Institute of Communications Engineering, PLA Univ. of Sci. & Tech., Nanjing 210007, China) Abstract: MMSE estimator is a common channel estimator in coherent OFDM systems. Against mismatch problem of MMSE estimator, an improved MMSE channel estimator based on adaptive order determination is proposed. This algorithm estimates the maximum multipath delay, and calculates the channel autocorrelation function adaptively. It is shown that the proposed method performance is close to the optimal matched MMSE estimator. Key words: OFDM; MMSE; Adaptive order determination

MIMO—OFDM自适应比特分配算法研究

收稿日期：０１０ — Ｏ２１—８２稿件编号：０１８６２１００９
１改进比特分配调整算法
该算法与上述算法思想不相同。先进行初始比特和功首
率分配，计算每个子信道的信噪比，根据鲁棒的信道采即并
中图分类号：Ｐ９Ｔ３３
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）９０８— ６４６３（０１１— １３０４
ＭＩＯｏｂｉｉｇｗｉｈＯＦＤＭｄａｔｖｅｈｎｌｇＭｃｍｎｎｔａｐｉｅｔｃｏｏｙ
ＨＥＹａ－ｉｇ，Ｉｕ — ｉＱｉｇｕｎｑｎ。ＬＵＧｏｌＵＱａ２ｅ，ｎ（ｅａｔｅｔｉｏｍｔｎｎＥｅｔｃｌｎｉｅｉ，ｈｎＵｉｒｔｏＭｉｉａｄＴｃｎｌｙＸｚｏ２１０，ｉ；上ＤｐｒｎｏｎｒａｉａｄｌｒａＥｇｎｒｇＣｉｎｅｓｙｆｎｎｎｅｈｏｇ，ｕｈｕ２０８Ｃｎｍｆｆｏｃｉｅｎａｖｉｇｏｈａ
ｂｓｓｏｉｉｇｗｉｈｕｅｔｒｓａｃｏｔｒＭＩＤＭｌｐｅｎｕｌｐｅｏｔｕ（ＭＯ）ａｄｔｃｎｌｇ，ａｉ，ｃｍｂｎｎｔｔｅｃｒｎｅｒｈｈｔＭＯＯＦｈｅｅｍｕｔｌ—ｐｔｍｕｔｌ－ｕｐｔＭＩｉｉｎｅｈｏｏｙ
ＭＩ．ＦＭ系统下的自适应比特分配．使其具有实际应用ＭＯＯＤ的意义。

OFDM系统频偏估计与补偿

图 1 传统的频分复用多载波技术
图 2 OFDM 多载波调制技术
(1)串并变换数据传输的典型形式是串行数据流，符号被连续传输，每个数据符号的频谱可占据整个
带宽。但在并行数据传输系统中，许多符号同时传输，这可以减少一些在串行系统中出现的问题。
对于高速的数字通信系统，每个传输符号的速率能够达到每秒几万比特，如果以典型的串行方式传输，这意味着每个符号的传输时间只有几十微秒。在如此短的时间内传输大量数据，一旦信道产生较大的变化，尤其是在无线信道环境中，显然，误码率将会大大增加。
dt
∑ ∫ =
1 T
N −1
di
i=0
ts ts
+T
exp⎢⎣⎡
j
2π
i
− T
k
(t
−
t
s
)⎥⎦⎤
dt
=
dk
(4)
即可恢复出期望符号。对其它子载波来说，在积分间隔内频率相差整数倍个周期，故积分结果为零。这充分体现了各子载波间的正交性。
这种正交性还可以从频域角度理解。图 3 给出了 OFDM 符号中各子载波信号的频谱图。可以看出，在每一子载波频率的最大值处，所有其他子信道的频谱值恰好为零；也就是说， OFDM 各子载波信号之间的正交性避免了子信道间干扰(ICI)的出现。
∫1
T
T 0
exp(jωnt)
exp(jωmt)dt
=
⎧1 ⎩⎨0
m=n m≠n
(3)
例如对(2)式中的第 k 个子载波进行解调，然后在 T 内积分，即：
∫ ∑ dˆk
=1 T
ts +T exp⎜⎛−
ts
⎝
j2π
k T

OFDM自适应调制和同步技术

自适应调制技术
接收端通过信道估计器获得关于信道的状态信息；自适应比特、功率分配器根据其内置的算法及来自信道估计器的信道状态信息，为各个子载波设置适当的调制参数(主要包括调制方式和发送功率两部分)，并把它们通过专用的信道传送给发送端；发送端的串并变换器根据送来的调制参数为各个子载波分配相应的比特数，调制器同样根据其对应的调制参数完成对各个子载波的基带调制；各个调制器出来的数据通过快速FFT变换器、并／串变换器、加循环前缀后送入信道发送给接收端，接受端进行与发送端相应的逆操作，最终获得输出数据。
同步技术
同步跟踪是指维持同步的过程，由于晶振的频率不稳定，以及多普勒频移的影响，使得发送端和接收端不时会产生频偏，所以就需要同步跟踪的方法使得两者的频偏能始终保持在一个小范围内；另外为保证系统的性能，也有必要进行定时跟踪，保证解调使用的FFT 窗位置正确。
同步技术
同步技术
OFDM系统的时频同步处理分为捕获和跟踪两个阶段：在捕获阶段，系统使用比较复杂的同步算法，对较长时段的同步信息进行处理，获得初步的系统同步。在跟踪阶段，可以采用比较简单的同步算法，对于小尺度的变化进行校正。
同步技术
同步捕获是指建立同步，由于在建立同步之前，接收端与发送端存在着较大的频偏。对于频偏估计，一般分两步进行，频率细同步和频率粗同步，分别对应于小数频偏(子载波间隔的小数倍)和整数频偏 (子载波间隔的整数倍)的估计。定时同步一般是一步完成的，也可以采用两步完成，来进一步降低定时估计的误差。捕获阶段的主要任务是完成初步的符号同步、频偏估计等工作，以便能对起始的数据进行解调。
同步技术
载波同步载波频率不同步会破坏子载波之间的正交性，不仅造成解调后输出的信号幅度衰减以及信号的相位旋转，更严重的是带来子载波间的干扰ICI，同时载波不同步还首先是要检测出频率偏移，然后加以纠正。

MIMO-OFDM系统中自适应功率和比特分配算法的研究的开题报告

MIMO-OFDM系统中自适应功率和比特分配算法的研究的开题报告一、选题背景和意义随着无线通信的发展，多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）技术被广泛使用，其在提高传输速率、减小传输误码率和提高频谱效率等方面都有显著的优势。

MIMO-OFDM技术能够将同一频谱范围内的多个调制信号通过不同的天线传输，从而提高系统传输速率和抗干扰性能。

然而，在具体的实现过程中，如何确定适当的功率和比特分配对于实现高性能的MIMO-OFDM系统至关重要。

因此，本文将对MIMO-OFDM系统中自适应功率和比特分配算法进行研究，旨在寻找最优的功率和比特分配算法，以提高系统的传输速率和抗干扰性能。

此外，本研究还将分析算法的稳定性和可行性，为实际应用提供参考。

二、研究目标和内容本研究的主要目标是通过对MIMO-OFDM系统中自适应功率和比特分配算法的研究，实现以下三个目标：1. 提高系统的传输速率：选择最优的功率和比特分配策略，使得系统的传输速率比传统的方案更高。

2. 提高系统的抗干扰性能：通过对信道状态的补偿和调整，选择最优的功率和比特分配策略，使得系统的抗干扰性能比传统的方案更好。

3. 分析算法的稳定性和可行性：通过对自适应算法进行分析，探究其稳定性和有效性，并在实际系统中进行验证。

为了实现上述研究目标，本文将从以下两个方面开展研究：1. 自适应功率分配算法的研究：通过选择合适的功率分配策略，实现系统的传输速率最大化和抗干扰性能最小化。

2. 自适应比特分配算法的研究：通过对误码率和信道状态的估计，选择合适的比特分配策略，实现系统的传输速率最大化和抗干扰性能最小化。

三、研究方法本文主要采用理论分析和仿真实验相结合的方法，具体分为以下几个步骤：1. 根据系统的特点和需求，构建相应的MIMO-OFDM系统模型。

2. 分析自适应功率分配算法的原理和实现方式，并设计实验进行仿真验证。

3. 分析自适应比特分配算法的原理和实现方式，并设计实验进行仿真验证。

一种OFDM系统中的快速位加载算法

６３
义子载波的信道增益为（为子载波的序号）Ｒ）ｉ，为第ｉ（个子载波在信道增益为１。且在一个ＯＤＦＭ符号周期内满足目标误比特率（Ｅ）ＢＲ要求时，接收Ｒ个比特所需要的接收功率，此时发射端子载波ｉ的发射
功率可表示为
维普资讯
第８卷第４期
２００７年８月
空
军
工程
大学
学
报（自然科学版）
Ｖｏ＿Ｎ．ｌ８ｏ４
Ａｕｇ２０７．０
ＪＵＮＬＯＩＯＣＮＩＥＲＮＮＶＲＩＹＮＴＲＬＳＩＮＥＥＩＩＮＯＲＡＦＲＦＲＥＥＧＮＥＩＧＵＩＥＳ（ＡＵＡＣＥＣＤＴＯ）ＡＴ
明：该算法的性能接近最优算法，较传统的算法性能有较大的提升，而算法复杂度大大降低。
关键词：正交频分复用；比特分配；信道增益；平均比特信噪比
中图分类号：Ｔ９１２Ｎ１．５文献标识码：Ａ文章编号：０９—３１（０７００６Ｏ１０５６２０）４— ０２一３
一
种ＯＤ系统中的快速位加载算法ＦＭ
朱小鹏，李宏伟，蒋莉
（空军工程大学电讯工程学院，陕西西安７０７）１０７
摘要：出了一种单用户ＯＤ系统中的自适应比特分配技术。在目标ＢＲ要求的前提下，提ＦＭＥ采用两步比特分配算法为每个子载波分配相应的比特数，最终使发射功率最小。仿真结果表

OFDMA系统中线性注水功率分配算法

２功率分配的公式化描述
在０ＦＤＭＡ系统资源分配中，用户间公平性能和用户ＱｏＳ性能的保证主要是在分配子载波和功率给用户时考虑的问题。在将子载波分配给用户并确定了用户可用功率后，在用户内部给各子载波分配功率时以获取最大吞吐量为目标，不会影响用户间公平性能。此时的功率分配问题就是一个用户的功率分配问题。
万方数据 /list.php/0-0-1-1000000-%25B9%25FA%25B2%25FA%25CA%25D6%25BB%25FA.html
１２８８
电子与信息学报
第２９卷
束条件。因此在迭代注水中需经多次迭代运算，选取适当的注水水位。
若将子载波的信道状态值玩顺序排列，则可得到子载波功率只的排列顺序。在将某个状态值小的子载波功率只
只＝＊一等＋塞剖㈣，
直到找到焉＞ｏ，然后根据式（１０）求出后续子载波的功率。采用这种算法避免了迭代注水算法每次求出所有子载波功率后再修正ｐ重新计算，可以很大程度地减少运算量。与文献【４，５］中的线性功率分配相比，又避免了不切实际的约束条件限制。这种线性注水功率分配算法的运算量主要包括２个部分，第１部分是所有子载波的状态值排序，其运算量为Ｄ（Ⅳｌｏｇ。Ⅳ），对于单用户系统是必须要考虑的运算量，但对于多用户系统中在子载波分配时实际已完成了子载波状态排序工作；第２部分是根据式（１３），式（１４）确定将被剔除子载波，根据式（１０）计算各子载波的功率，共有（２＋２Ⅳ＋鹚次加法运算和（２＋蚴次乘法运算，其中Ｍ为被剔除的子载波数目，其运算量也为Ｏ（Ⅳ），与迭代注水时一次迭代的运算量相当。算法仿真结果显示系统吞吐量与迭代注水算法的相差很小。
三＝∑ｌ０９２（１＋圾只）一ＡＩ∑只一ＰＩ
（３）
求导岩－０棚｜Ｊ有

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摘要正交频分复用（OFDM）使用并行数据传输和子信道相互交叠的技术，在充分利用可用带宽的同时，能很好地对抗突发噪声和多径失真。

本文首先通过仿真采用QPSK调制的OFDM 系统。

MATLAB仿真结果表明，OFDM通过采用循环前缀可以有效地克服码间干扰（ISI）和子载波间干扰（ICI）。

在不同子信道具有不同的衰落特性时，如果对所有OFDM子载波采用相同的调制方式和功率分配，则会影响到系统的总体性能。

因此，本文进一步研究了基于chow算法和Levin-campello算法的信道自适应OFDM。

算法通过利用信道状态信息，动态地分配子信道的功率、比特数以适应信道要求，从而使系统达到更好的传输性能。

关键词：chow算法、Levin-campello算法、OFDM、自适应、IFFT/FFT调制解调、循环前缀ABSTRACTBy using parallel data transmission and channel overlapping, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system can make full use of the available bandwidth and is robust against sudden noise and multipath distortion. This paper first studies the OFDM with QPSK modulation by simulation with MATLAB. The simulation results show that OFDM with cyclic prefix can effectively overcome the inter-symbol interference (ISI) and inter-carrier interference (ICI). In case that channel fading characteristic is different for different OFDM subchannel, the system’s overall performance will be affected if all the subcarriers use the same modulation format and power. Therefore, this paper also studies adaptive OFDM system based on chow algorithm and Levin-campello algorithm. By making use of the estimation of channel parameters,the subchannel’s power and modulation format are assigned dynamically to improve the system’s overall performance.Key Words : Chow Algorithm、Levin-campello Algorithm、OFDM、 Adaptive Loading IFFT/FFT modulation and demodulation、 Cyclic Prefix目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1. 绪论 (4)1.1 OFDM系统的发展现状 (4)1.2 OFDM在光纤信道中的应用---O-OFDM (4)1.3 OFDM的优缺点 (5)1.4本文的研究内容 (6)2. OFDM的基本原理 (6)2.1 OFDM系统与FDM系统的区别 (6)2.2 OFDM系统架构 (7)2.3 OFDM系统的调制解调 (8)2.4 OFDM系统的保护间隔和循环前缀 (10)2.5 OFDM系统参数选择 (11)2.6 基于QPSK的OFDM的仿真 (13)2.6.1单径高斯白噪声信道下系统的仿真流程 (13)2.6.2多径高斯白噪声信道下误比特率和循环前缀、SNR的关系 (14)3.OFDM中的自适应技术 (16)3.1 自适应技术的实现 (16)3.2 自适应OFDM的系统原理 (18)3.3 chow自适应算法的原理 (18)3.3.1 chow算法的matlab仿真 (20)3.4 基于chow算法的自适应OFDM的仿真 (21)3.4.1 基于chow算法的自适应OFDM的仿真流程图和仿真说明 (21)3.4.2自适应OFDM系统的仿真参数设置及仿真结果 (21)3.5 Levin-Campello自适应算法的原理 (24)3.5.1 Levin-Campello RA自适应算法的原理 (24)3.5.2 Levin-Campello MA自适应算法的原理 (27)3.6 基于Levin-Campello算法的自适应OFDM的仿真 (28)3.6.1 基于Levin-Campello RA算法的自适应OFDM的仿真 (28)3.6.2 基于Levin-Campello MA算法的自适应OFDM的仿真 (31)4. 总结与展望 (35)参考文献 (36)致谢 (37)1. 绪论1.1OFDM系统的发展现状OFDM 全称是Orthogonal Frequency Division Multiplexing，称作正交频分复用。

正交频分复用思想可以追溯到上世纪60年代，当时人们对多载波调制和解调做了很多理论上的探究，论证了在存在符号间干扰信道上采用多载波调制和解调可优化系统的传输性能；1970 年1 月，有关OFDM 的专利首次发表；1971年，Weinstein 和Ebert 在IEEE 杂志上发表了用IDFT实现多载波调制和解调的方法；上世纪80 年代，人们对多载波调制在高速调制解调器等领域中的应用进行了较为深入的研究，但是由于当时技术条件还不成熟，多载波调制和解调没有得到广泛的应用；进入20 世纪90 年代，由于DSP处理技术和集成电路技术的进步，OFDM 技术在高速传输领域受到了人们广泛关注。

如今OFDM 已经在欧洲数字音视频广播（如DAB 和DVB）、北美的高速无线局域网系统（如HIPERLAN2、IEEE 802.11a）、高比特率数字用户线（如ADSL、VDSL）和电力线载波通信（PLC）中得到了很好的应用。

正交频分复用通信技术是多载波传输技术的典型代表。

多载波传输把数据流分解为若干个相互独立的子比特流，每个子数据流将具有低很多的比特速率，用这低比特率形成的低速率符号去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的通信系统。

OFDM 是多载波传输技术的实现方式之一，利用快速傅里叶逆变换（IFFT，Inverse Fast Fourier Transform）和快速傅里叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输技术。

此外，正交频分复用还易于结合分集、空时编码、智能天线以及干扰抑制等技术，能够最大程度地提高信息传输的可靠性。

如果再结合功率分配、动态比特分配、自适应调制等技术，其性能能进一步提高。

1.2OFDM在光纤信道中的应用---O-OFDM光正交频分复用O-OFDM是一种把无线领域内的正交频分复用技术与光纤通信技术相结合的光通信技术。

1996年Green和Pan发表了第一篇O-OFDM的论文，做了把OFDM技术应用到光纤通信的设想。

2007年，日本DKKI又研究出52.5Gb/s的OFDM信号无色散补偿4160km的系统。

2009年，NEC在实验室又进行了108Gb/s OFDMA-PON实验[引自参考文献9]。

光OFDM的基本原理和OFDM相似，唯一区别就是信号由无线领域变为光域的光纤信道传输。

通过OFDM技术，可以很好的克服多径干扰的和光纤信道中的色散影响。

1.3OFDM的优缺点OFDM技术有以下优点。

①通过对数据流进行串/并转换，使得每个子载波上的数据符号持续时间增加，因此有效地减少无线信道的时间弥散所带来的码间干扰，进而减小了接收机内均衡器复杂度，甚至有时可以不用均衡器，而通过插入循环前缀的方法消除码间干扰的不利影响。

②FDM系统的频分多路传输方法是将频带分为多个不相交的子频带来并行传输数据流，各个子信道间要保留足够的保护频带。

而OFDM系统由于各个子载波间存在正交性，允许子信道的频谱重叠，因此与FDM系统相比，OFDM系统可最大限度地利用频谱资源。

当子载波的个数很多时，系统频谱利用率趋于2Baud/Hz。

③各个子信道正交调制和解调可以分别通过离散傅立叶反变换（IDFT，InverseDiscrete Fourier Transform）和离散傅立叶变换（DFT，Discrete Fourier Transform）的方法来实现的，在子载波数比较多的系统中，可以通过快速傅立叶反变换（IFFT，InverseFast Fourier Transform）和快速傅立叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）来实现。

而随着大规模集成电路技术与数字信号处理技术的发展，IFFT与FFT都是很容易实现的。

④无线数据业务一般存在非对称性，即下行链路中数据传输量要大于上行链路中数据传输量，这就要求物理层支持非对称高速率数据传输。

OFDM系统可通过使用不同的子信道来实现下行和上行链路中不同的传输速率。

⑤OFDM容易和其他多种接入方法一起使用，构成OFDMA系统，其中包括多载波码分多址、跳频OFDM以及OFDM-TDMA等等，使得多个用户可同时通过OFDM进行信息的传输。

但是，OFDM系统由于存在多个正交子载波，而且其输出信号是多个子信道叠加，因此与单载波系统相比，存在以下缺点:①易受频率偏差影响。

由于子信道频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格要求。

无线信道时变性在传输过程中造成的无线信号频谱偏移、或者发射机与接收机本地振荡器之间存在频率偏差，都会使OFDM系统子载波之间正交性遭到破坏，导致子信道间干扰（ICI, Inter-Channel Interference。

这种对频率偏差的敏感性是正交频分系统的主要缺点之一。

②存在较高的峰值平均功率比（PAPR, Peak-to-Average power Ratio）。

多载波系统的提出是多个子信道信号叠加，因此如果多个信号相位一致，所得到的叠加信号瞬时功率就会远远高于信号平均功率，导致较大峰值平均功率比。

这就对发射机内放大器的线性度提出了很高要求，因此可能带来信号的畸变，使信号频谱发生变化，从而导致各个子信道间正交性遭到破坏，产生干扰，使系统性能恶化。