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OFDM實現(xiàn)無線通信新突破

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OFDM（正交頻分復用技術）是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術 。
眾所周知 ， 無線信道的頻率響應曲線大多是非平坦的 ， 而OFDM技術的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道 ， 在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制 ， 并且各子載波并行傳輸 ， 這樣可以大大消除信號波形間的干擾 。由于在OFDM系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交 ， 于是它們的頻譜是相互重疊的 ， 這樣不但減小了子載波間的相互干擾 ， 同時又提高了頻譜利用率 。OFDM這種無線電使用效益高、抗噪聲能力強、適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c使它被認為是第四代移動通信的核心技術 。
但是 ， OFDM并不是一個最近才提出的概念 ， 事實上它早就被提出 ， 經(jīng)過了長期的發(fā)展正逐步走向成熟 。OFDM的概念于20世紀50～60年代提出 ， 1970年OFDM的專利被發(fā)表 ， 其基本思想是 ， 通過采用答應子信道頻譜重疊但相互間又不影響的頻分復用（FDM）方法來并行傳送數(shù)據(jù)；80年代以后 ， OFDM的調(diào)制技術再一次成為研究熱點 ， 例如提出一種適于無線信道傳送數(shù)據(jù)的OFDM方案；進入90年代以后 ， OFDM的應用又涉及利用移動調(diào)頻（FM）和單邊帶（SSB）信道進行高速數(shù)據(jù)通信、陸地移動通信、陸地廣播等各種通信系統(tǒng) 。
現(xiàn)在 ， 無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（WLAN） ， 甚至3G的CDMA也開始引入OFDM技術思想以提升其性能 。OFDM技術既可用于移動的無線網(wǎng)絡 ， 也可以用于固定的無線網(wǎng)絡 ， 主要應用于以下幾個領域：
高清楚度數(shù)字電視廣播 。目前 ， OFDM在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中實現(xiàn)了廣泛的應用 ， 其中數(shù)字音頻廣播（DAB）標準是第一個正式使用OFDM的標準 。另外 ， 當前國際上全數(shù)字高清楚度電視傳輸系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術就包括OFDM技術 ， 歐洲HDTV傳輸系統(tǒng)已經(jīng)采用COFDM（codedOFDM：編碼OFDM）技術 。它具有很高的頻譜利用率 ， 可以進一步提高抗干擾能力 ， 滿足電視系統(tǒng)的傳輸要求 。選擇OFDM作為數(shù)字音頻廣播和數(shù)字視頻廣播（DVB）實現(xiàn)技術的主要原因在于OFDM技術可以有效地解決多徑時延擴展問題 。因此不難看出 ， OFDM技術良好的性能使得它在很多領域得到了廣泛的應用 。歐洲使用了OFDM調(diào)制技術的DAB試驗系統(tǒng)已在運行 ， 很快吸引了大量聽眾 ， 明顯地增強了移動中接收無線廣播的效果 。對于DAB的成套芯片的開發(fā)工作正在一項歐洲發(fā)展項目中進行 ， 它將使OFDM接收機的價格大大降低 ， 其市場前景非?？春?。
無線局域網(wǎng) 。技術的不斷發(fā)展 ， 引發(fā)了融合 ， OFDM等要害技術開始應用到無線局域網(wǎng)中 ， 以提升WLAN的性能 。802．11a和802．11g就采用OFDM調(diào)制技術 ， 提高了傳輸速率 ， 增加了網(wǎng)絡吞吐量 。802．11n計劃將MIMO與OFDM相結合 ， 使傳輸速率成倍提高 。
【OFDM實現(xiàn)無線通信新突破】 寬帶無線接入 。OFDM技術適用于無線環(huán)境下的高速傳輸 ， 不僅應用于無線局域網(wǎng) ， 還在寬帶無線接入（BWA）中得到應用 。IEEE802．16工作組專門負責BWA方面的技術工作 ， 它已經(jīng)開發(fā)了一個2GHz～11GHzBWA的標準———IEEE802．16a ， 物理層就采用了OFDM技術 。該標準不僅是新一代的無線接入技術 ， 而且對未來蜂窩移動通信的發(fā)展也具有重要意義 。在BWA領域 ， 一些公司開發(fā)的技術雖然都基于OFDM ， 但有各自的特色 ， 形成一些專利技術 ， 如VectorOFDM、WidebandOFDM、flash－OFDM等 。盡管OFDM有著種種優(yōu)勢 ， 但是對于高速無線通信 ， 單純的OFDM系統(tǒng)對抗無線環(huán)境中的多徑衰落是不夠的 ， 只有和MIMO技術結合起來 ， 才能更好地發(fā)揮其功效 。MIMO技術與OFDM技術相結合是無線通信領域智能天線技術的重大突破 。MIMO技術能在不增加帶寬的情況下成倍地增加通信系統(tǒng)的容量；而OFDM技術被普遍認為是新一代無線通信系統(tǒng)必須采用的要害技術 。MIMOOFDM技術可以為系統(tǒng)提供空間復用增益 ， 從而大大增加信道容量 。MIMO技術的空間復用就是在接收端和發(fā)射端使用多個天線 ， 充分利用空間傳播中的多徑分量 ， 在同一頻帶上使用多個數(shù)據(jù)通道（MIMO子信道）發(fā)射信號 ， 從而使得容量隨著天線數(shù)量的增加而線性增加 。這種信道容量的增加不占用額外的帶寬 ， 也不消耗額外的發(fā)射功率 ， 因此是增加信道和系統(tǒng)容量的一種非常有效的手段 。

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