OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

王作棟

【摘要】 近年來，OFDM技術(shù)應(yīng)用廣泛。本文闡述了OFDM技術(shù)概念、工作原理、工作特點(diǎn)和OFDM技術(shù)在移動(dòng)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 OFDM 數(shù)據(jù) 移動(dòng)通信 技術(shù)

最近幾年，無線技術(shù)被越來越多的人熟知和使用。人們通過無線技術(shù)發(fā)送、接收、傳播消息，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程操作等，但從通信的實(shí)質(zhì)上來說，有線技術(shù)與無線技術(shù)的根本區(qū)別在于傳輸信息的信道采用的方式和介質(zhì)不同。OFDM技術(shù)是在移動(dòng)通訊領(lǐng)域中大多用于無線技術(shù)。

一、OFDM技術(shù)概念及工作原理

OFDM稱為正交頻分復(fù)用技術(shù)，它的基本原理是將指定的傳送信息的物理通道劃分成多個(gè)子信道，這些信道劃分時(shí)采用的是正交的方法，在這些子信道中，每個(gè)子信道都有一個(gè)子載波用來啟到調(diào)制作用，每個(gè)子信道的子載波間是并行的，因?yàn)檫@樣就可以使速度較高的數(shù)據(jù)信號成功的轉(zhuǎn)換相對較低的數(shù)據(jù)信號，這樣的技術(shù)就是OFDM技術(shù)。OFDM技術(shù)主要是用來解決碼間相互干擾的問題，在子載波通過無線信道到達(dá)接收端時(shí)有時(shí)會(huì)受到多徑效應(yīng)的干擾致使子信道間不在保持正交的狀態(tài)，所以在信息發(fā)送之前可以在碼元間加入保護(hù)間隔。

二、OFDM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）信道窄但發(fā)出信息量大。利用OFDM技術(shù)可以一次性將相關(guān)無線信道劃分為若干個(gè)帶寬較窄的子信道，可以同時(shí)劃分若干個(gè)數(shù)字信號，這就促使了即使帶寬較窄也可以發(fā)出很大的信息量，而且也可以在有干擾信號的環(huán)境下正常的運(yùn)行，其抗干擾能力也很強(qiáng)。（2）對頻譜資源利用的充分。由于各子信道間采用的是正交的方法，在相鄰信道的子載波中，子載波間的頻譜有一半是各自相互覆蓋的，這就大大的提高了頻譜資源的使用效率。（3）可以對干擾載波進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控并對干擾載波進(jìn)行調(diào)制，使其他載波可以正常的運(yùn)行，保證了運(yùn)行的效率。（4）可以抵抗頻率選擇性衰落。由于OFDM技術(shù)是將指定的傳送信息的物理通道劃分成多個(gè)子信道，子信道的帶寬是小于相關(guān)帶寬的，這樣原來帶寬的選擇性衰落就可以看作是相對平坦的衰落。這就間接的抵抗了頻率選擇性衰落。

2.2 OFDM技術(shù)的缺點(diǎn)

OFDM技術(shù)的缺點(diǎn)如下：（1）很容易被頻率偏差影響。由于相鄰信道的子載波中，子載波間的頻譜有一半是各自相互重疊的，這就要求其在對相關(guān)無線信道進(jìn)行劃分時(shí)，必須要保證好各子信道的正交性，但由于無線信道內(nèi)的環(huán)境有時(shí)相對不穩(wěn)定，在信息的發(fā)送和接收過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無線信號頻率偏移的現(xiàn)象，這就會(huì)促使子信道間的信號相互干擾。（2）具有較高峰值平均功率比。由于相關(guān)的無線信道被劃分成若干個(gè)子信道，信息會(huì)在子信道進(jìn)行輸入與傳輸，子信道輸出的結(jié)果是若干個(gè)子信號的疊加。由于信號疊加，其平均功率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于疊加后的功率，從而導(dǎo)致了產(chǎn)生較大峰值功率比的現(xiàn)象。

三、OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用

3.1 在B3G移動(dòng)通信中系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)今，3G業(yè)務(wù)和3G服務(wù)被人們廣泛的使用，B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)又稱為超3G移動(dòng)系統(tǒng)，它可以使人們不再受移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的限制，與3G相比，B3G速度更快，其服務(wù)的數(shù)據(jù)型更加全面，服務(wù)范圍更加的廣泛，它采用的互聯(lián)網(wǎng)為IPv6互聯(lián)網(wǎng)，也運(yùn)用了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，多輸入多輸出的多天線技術(shù)和OFDM技術(shù)等來提高網(wǎng)絡(luò)性能。

B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的高速下行分組接入網(wǎng)絡(luò)就是運(yùn)用的OFDM技術(shù)傳輸速度較高的業(yè)務(wù)。因?yàn)镺FDM技術(shù)是通過若干個(gè)子載波進(jìn)行傳送的，這就降低了多徑傳播帶來的影響，B3G可以通過這一優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對動(dòng)態(tài)頻域進(jìn)行資源的分配。多用戶分集和頻率分集的利用率也會(huì)有所提高，將系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)。有時(shí)OFDM技術(shù)還會(huì)與多輸入多輸出的多天線技術(shù)相結(jié)合，在一定程度上多天線技術(shù)可以抗多徑衰落。OFDM技術(shù)與多天線技術(shù)的結(jié)合使用會(huì)促進(jìn)B3G系統(tǒng)的通信質(zhì)量增強(qiáng)。

3.2 在B4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

OFDM技術(shù)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中是必不缺少的技術(shù)，現(xiàn)今研究出來的將要在未來應(yīng)用于4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的OFDM技術(shù)有W-OFDM技術(shù)、v-OFDM技術(shù)、MIMO-OFDM技術(shù)等。W-OFDM技術(shù)也稱為寬帶-正交頻分復(fù)用技術(shù)。在W-OFDM加入已經(jīng)知道的數(shù)據(jù)，這樣不僅可以降低頻率選擇性衰落的影響，還可以提高其容忍度。v-OFDM技術(shù)又叫做矢量-正交頻分復(fù)用技術(shù)，它主要是利用信號的發(fā)射來提高帶寬MIMO-OFDM技術(shù)，它利用多發(fā)射和多接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，每個(gè)發(fā)送天線在同一時(shí)間發(fā)送的所有信號占用同一頻段，這樣不增加寬帶也可以提高頻譜的利用率。OFDM技術(shù)經(jīng)常會(huì)與MIMO-OFDM技術(shù)相結(jié)合來使用，因?yàn)榭梢蕴岣呦到y(tǒng)的綜合性能和效率，也符合4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展要求。

四、總結(jié)

OFDM技術(shù)可以滿足B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)和4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展要求。但OFDM技術(shù)也是有缺點(diǎn)的，所以，在今后通信技術(shù)的研究中，還要找到能突破OFDM技術(shù)缺點(diǎn)的辦法，使其更好的得以利用。