摘要：OFDM技术是一种在无线环境下能够高速传输数据的技术，其有着提升频谱利用率、抗干扰等特点，适用于高速宽带的移动通信。作者结合自己的工作经验，针对OFDM技术的基本原理进行了简要概述，并着重阐述了其在移动通信系统中的具体应用。
关键词：OFDM技术；通信系统；应用
引言
OFDM是一种高速数据传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据分配到若干个子信道中进行传输。OFDM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(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，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。下面就着重阐述OFDM的多址接入技术，以及在移动通信系统中的应用进行探讨。
1.OFDM技术的特点
1.1 OFDM技术的优点
OFDM技术的优点如下:（1）信道窄但发出信息量大。利用OFDM技术可以一次性将相关无线信道划分为若干个带宽较窄的子信道，可以同时划分若干个数字信号，这就促使了即使带宽较窄也可以发出很大的信息量，而且也可以在有干扰信号的环境卜正常的运行，其抗干扰能力也很强。（2）对于相对慢的时变信道，可以根据每个子载波的SNR相应的选取和各子载波及其调试方式、每个符号的比特数以及分配给各子载波的功率，使总比特率最大，以此提高系统的容量。（3）可以对干扰载波进行自动监控并对干扰载波进行调制，使其他载波可以正常的运行，保证了运行的效率。（4）监控传输介质上通信特性的突然变化。由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，所以OFDM能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信。
1.2 OFDM技术的缺点
OFDM技术的缺点如下：（1）对频偏和相位噪声比较敏感。OFDM技术区分各个子信道的方法是利用各个子载波之间严格的正交性。频偏和相位噪声会使各个子载波之间的正交特性恶化，仅仅1％的频偏就会使信噪比下降30dB。因此，OFDM系统对频偏和相位噪声比较敏感。（2）具有较高峰值平均功率比。由于相关的无线信道被划分成若干个子信道，信息会在子信道进行输入与传输，子信道输出的结果是若干个子信号的叠由于信号叠加，其平均功率就会远远小于叠加后的功，从而导致了产生较大峰值功率比的现象。（3）负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度。负载算法和自适应调制技术的使用会增加发射机和接收机的复杂度，并且当终端移动速度每小时高于30公里时，自适应调制技术就不是很适合了。
2. 基于OFDM多址接入技术
OFDM技术能够与多种多址接入技术结合，例如频分多址、时分多址和码分多址这三种接入技术、CDMA与OFDM的结合能够使多用户共享频率资源，降低码间干扰，有效的提升了系统的性能。
2.1 OFDM-FDMA
OFDM-FDMA多址接入方案将传输带宽划分成正交的子载波集，通过将不同的子载波集分配给不同的用户，带宽资源可灵活的在不同移动终端之间共享，从而避免了不同用户间的码间干扰。每个用户经历不同无线信道的干扰，可以通过只将具有高信噪比的子载波分配给每个用户实现，这是一种以频率来区分不同用户的多址接入方式。
2.2 OFDM-TDMA
OFDM-TDMA 多址接入方案在一段时间内将全部带宽资源分配给一个用户，即在一个TDMA 帧的几个时隙内，所有子载波为某个用户独占。这是一种以时间来区分用户的多址接入方式。在TDMA帧结构中，一个TDMA无线帧由若干个子帧构成，而一个子帧又由若干个时隙组成，OFDM符号在时隙中传输。在OFDM - TDMA传输系统中，采用TDD模式，可以根据业务的需要灵活的调整上行和下行链路间的转换点，这样使双向业务成为了可能。对于非对称的无线多媒体通信，这是一种实现具有灵活资源管理的高速数据传输的方案之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当用户的上行链路数据大于下行链路数据时，可以调整子帧中的转换点，使用户可以使用的时隙数增多，分配给该用户的OFDM符号数相应增加，满足用户高数据速率的需要；当用户的上行链路数据较少，请求低的数据速率时，调整子帧中的转换点，减少用户使用的时隙数，分配给该用户的OFDM符号数相应减少。正是由于这种分配给用户的OFDM符号数可变，使OFDM-TDMA方案可支持具有不同数据速率的多种业务。
2.3 OFDM-CDMA
码分多址技术是3G的主流技术，窄带信号通过与扩频信号相乘而扩展为带宽信号，用户共享相同的频谱资源，而不会产生明显的干扰，提高了频谱效率。
OFDM与CDMA技术的结合能够取长补短，提升传输效果OFDM-CDMA下，用户能够共享一个频率，且地址码并不能够完全正交，这就对用户数量提出了一定的限制要求，同时要加强功率的控制来降低多用户的干扰。
3.OFDM技术的应用
3.1 OFDM技术在数字电视广播中的应用
OFDM在数字广播电视系统中取得了广泛的应用，其中数字音频广播（DAB）标准是第一个正式使用OFDM的标准。另外，当前国际上全数字高清晰度电视传输系统中采用的调制技术中就包括OFDM技术，欧洲HDTV传输系统已经采用COFDM（codedOFDM：编码OFDM）技术。它具有很高的频谱利用率，可以进一步提高抗干扰能力，满足电视系统的传输要求。选择OFDM作为数字音频广播和数字视频广播（DVB）的主要原因在于：OFDM技术可以有效地解决多径时延扩展问题。
因此不难看出，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。欧洲的DAB系统使用的OFDM调制技术其试验系统已在运行，很快吸引了大量听众。它明显地改善了移动中接收无线广播的效果，用于DAB的成套芯片的开发工作正在一项欧洲发展项目中进行，它将使OFDM接收机的价格大大降低，其市场前景非常看好。
3.2 OFDM技术在 4G移动通信系统中的应用
4G技术相较于传统的移动蜂窝数据技术以及3G技术，具备着数据传输速率更高、建设使用成本更低的特点，能够更好地满足现今人们的移动通信需要。4G以移动数据为主，面向移动因特网的高速移动通信网络，传输速率可达100Mb/s，发射功率是现在发射功率的1/10~1/100，能有效解决电磁干扰问题，支持手机互动功能及更丰富的移动业务，使用户在任何地方都可获得任何所需的信息服务。在4G技术中，如果数据传输速率超过了信道带宽，则会影响数据传输的质量，影响数据的正常传输，造成ISI干扰。OFDM技术在4G移动通信系统中的应用，能够避免干扰的影响，使4G移动通信抗噪声性能和抗衰落性能得到提高。
OFDM技术在4G移动通信中的应用主要有以下几个方面:①W-OFDM技术：即宽带-OFDM技术，将己经知道的数据加入到W-OFDM中，能够降低4G移动通信系统频率选择性衰落的影响，同时对其容忍度的提升也有着促进作用；②V-OFDM技术：是一种广义正交频分复用(OFDM)，将传统OFDM的标量子信道转化成矢量子信道，将传统OFDM符号转化为OFDM数据块，并为每个数据块插入一定数量的循环前缀。③MIMO-OFDM技术：MIMO-OFDM技术能够通过多接受和多发射天线进行空间的分集，在同一时间内，每一个发射天线发出的信号可以在同一频段进行传输，提升了频谱的利用率，增加了带宽。在实际应用的过程中，OFDM技术常和MIMO-OFDM技术配合使用，能够有效提升4G移动通信系统的综合性能。
4.结束语
随着科技的不断进步和技术的不断革新，给移动通信事业带来了巨大的发展活力。OFDM技术与多种多址接入技术相结合，大大的改善了系统性能，提高了系统容易，并且有效的降低了系统误码率，在实现信道有效性的同时保证了系统的可靠性。本文主要讲述了OFDM的关键技术，以及在移动通信系统中的具体应用，旨在进一步提升OFDM技术的应用水平，促进移动通信系统的发展。
参考文献
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[3] 刘巧平,董军堂. OFDM技术在4G移动通信系统中的应用[J]. 电子测试. 2014(05) .
论文作者:覃功宾
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/18
标签：技术论文; 信道论文; 载波论文; 数据论文; 用户论文; 正交论文; 系统论文; 《基层建设》2016年32期论文;