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1、兰州交通大学博文学院OFDM技术 班 级： 指导老师： 学生姓名： 学 号： 日 期： 前 言 现代社会对通信的依赖和要求越来越高，于是设计和开发效率更高的通信系统就成了通信工程界不断追求的目标。通信系统的效率，说到底就是频谱利用率和功率利用率。特别是在无线通信的情况下，对这两个指标的要求往往更高，尤其是频谱利用率。由于空间可用频谱资源是有限的，而无线应用却越来越多，使得无线频谱的使用受到各国政府的严格管理并统一规划。于是，各种各样的具有较高频谱效率的通信技术不断被开发出来，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是目前已知的频谱利用率最

2、高的一种通信系统，它将数字调制、数字信号处理、多载波传输等技术有机结合在一起，使得它在系统的频谱利用率、功率利用率、系统复杂性方面综合起来有很强的竞争力，是支持未来移动通信特别是移动多媒体通信的主要技术之一。OFDM技术已经或正在获得一些应用。例如，在广播应用中欧洲的ETSI（European Telecommunication Standard Institute，欧洲电信标准学会）已经制定了采用OFDM技术的数字音频广播（Digital Audio Broadcasting, DVB）的标准，数字视频广播（Digital Video Broadcasting，DVB）的标准也正在制定中；在

3、宽带无限接入应用中，IEEE 802.11a及IEEE 802.16都有基于OFDM技术的建议，ETSI的HiperLAN II也是一种基于OFDM技术的标准；在数字蜂窝移动通信中应用中，OFDM是目前研究的热点技术之一；在有线宽带接入技术中，例如xDSL（各种高速数字用户线）技术中，OFDM的一种特殊形式DMT（Discrete Multitone）以获得广泛应用；等等。OFDM在这些应用中已经表现出强大的生命力，随着制约OFDM应用的一些关键问题的解决，相信OFDM在未来的通信应用中将会扮演越来越重要的角色。关键词：OFDM（正交频分复用技术） 多载波调制 数字调制 频谱Foreword

4、Modern society depends on communication and the increasingly high demand, so the design and development of efficient communication engineering communication system became constant pursuit of the goal.The efficiency of communication systems, the final analysis, spectral efficiency and power efficienc

5、y.Especially in the case of wireless communications, the requirements of these two indicators are often higher, especially in spectrum efficiency.Because of the space available spectrum resources are limited, but are more and more wireless applications, making use of wireless spectrum in the strict

6、management by governments and central planning.Thus, high spectral efficiency of various communication technologies are being developed, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is the highest known spectral efficiency of a communication system, it will digital modulation, digital signal pr

7、ocessing, multi-carrier transmission techniques organic combination, making it in the system spectrum efficiency, power efficiency, system complexities together with a strong competitive edge, is to support the future Yi Dong mobile multimedia communication in particular is the main technology commu

8、nicationone. OFDM technology has been or is to get some applications.For example, in broadcast applications in Europe, ETSI (European Telecommunication Standard Institute, European Telecommunications Standards Institute) has been developed using OFDM technology, digital audio broadcasting (Digital A

9、udio Broadcasting, DVB) standard, digital video broadcasting (Digital Video Broadcasting, DVB)The standard is currently under development; in the broadband wireless access applications, IEEE 802.11a and IEEE 802.16 are proposed based on OFDM technology, ETSIs HiperLAN II is also a standard based on

10、OFDM technology; in digital cellular mobile communication applications, OFDM is one of the hot technology; in the wired broadband access technologies, such as xDSL (high-speed digital subscriber line) technology, OFDM is a special form - DMT (Discrete Multitone) to be widely used;and so on.OFDM perf

11、ormance in these applications has its strong vitality, with the constraints of some key issues OFDM applications, the solution, I believe the communication OFDM applications, in Wei Lai will play an increasingly important role.Key words: OFDM; Multi-carrier Modulation; Digital Modulation; Spectrum.目

12、 录第一章 OFDM的概述及原理5 1.1 OFDM概念 5 1.2 OFDM的发展历程 5 1.3 OFDM的基本原理 8 1.4 OFDM的优缺点23第二章 OFDM的关键技术 25 2.1 同步技术 25 2.2 PARP的解决 26 2.3 训练序列/导频及信道估计技术 27 2.4 保护间隔(循环前缀后缀)28 2.5 峰均功率比控制 28 2.6 信道编码和交织技术 29 2.7 均衡技术 29 2.8 系统仿真参数 30第三章 OFDM的应用现状和前景 31参考文献36第一章 OFDM的概述及原理1.1 OFDM概念 OFDM(Orthogonal Frequency Divis

13、ion Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM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。在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，

14、干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。1.2 OFDM的发展历程 上个世纪70年代，韦斯坦（Weistein）和艾伯特（Ebert）等人应用离散傅里叶变换（FFT）和快速傅里叶方法研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。 OFDM是正交频分复用的英文缩写。正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案。OFDM应用离散傅里叶变换（DFT）和其逆变换（IDFT）方法解决了产生多个互相正交的子载波和从子载波中恢复原信号的问题。这就解决了多载波传输系统发送和传送的难

15、题。应用快速傅里叶变换更使多载波传输系统的复杂度大大降低。从此OFDM技术开始走向实用。但是应用OFDM系统任然需要大量繁杂的数字信号处理过程，而当时还缺乏数字处理功能强大的元器件，因此OFDM技术迟迟没有得到迅速发展。 近些年来，集成数字电路和数字信号处理器件的迅猛发展，以及对无线通信高速率要求的日趋迫切，OFDM技术再次受到了重视。 在上个世纪60年代已经提出了使用平行数据传输和频分复用(FDM)的概念。1970年，美国发明和申请了一个专利，其思想是采用平行的数据和子信道相互重叠的频分复用来消除对高速均衡的依赖，用于抵制冲激噪声和多径失真，而能充分利用带宽。这项技术最初主要用于军事通信系统

16、。但在以后相当长的一段时间，OFDM理论迈向实践的脚步放缓了。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部成为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部得到了解决，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。 由于技术的可实现性，在二十世纪90年代，OFDM广泛用干各种数字传输和通信中，如移动无线FM信道，高比特率数字用户线系统(HDSL)，不

17、对称数字用户线系统(ADSL)，甚高比特率数字用户线系统娜HDSI，数字音频广播(DAB)系统，数字视频广播(DVB)和HDTV地面传播系统。1999年，IEEE802.lla通过了一个SGHz的无线局域网标准，其中OFDM调制技术被采用为物理层标准，使得传输速率可以达54MbPs。这样，可提供25MbPs的无线ATM接口和10MbPs的以太网无线帧结构接口，并支持语音、数据、图像业务。这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合。欧洲电信组织(ETsl)的宽带射频接入网的局域网标准Hiperi耐2也把OFDM定为它的调制标准技术。 2001年，IEEE802.16通过了无线城域网标准，该标准

18、根据使用频段的不同，具体可分为视距和非视距两种。其中，使用2一11GHz许可和免许可频段，由于在该频段波长较长，适合非视距传播，此时系统会存在较强的多径效应，而在免许可频段还存在干扰问题，所以系统采用了抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上有明显优势的OFDM调制，多址方式为OFDMA。而后，IEEE802.16的标准每年都在发展，2006年2月，IEEE802.16e(移动宽带无线城域网接入空中接口标准)形成了最终的出版物。当然，采用的调制方式仍然是OFDM。2004年11月，根据众多移动通信运营商、制造商和研究机构的要求，3GPP通过被称为LongTermEvolution(LTE)即“

19、3G长期演进”的立项工作。项目以制定3G演进型系统技术规范作为目标。3GPP经过激烈的讨论和艰苦的融合，终于在2005年12月选定了LTE的基本传输技术，即下行OFDM，上行SC(单载波关FDMA。OFDM由于技术的成熟性，被选用为下行标准很快就达成了共识。而上行技术的选择上，由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些设备商认为会增加终端的功放成本和功率消耗，限制终端的使用时间，一些则认为可以通过滤波，削峰等方法限制峰均比。不过，经过讨论后，最后上行还是采用了SC一FDMA方式。拥有我国自主知识产权的3G标准一一TD-SCDMA在LTE演进计划中也提出了TD一CDM一OFDM的方案B3G/4G

20、是ITU提出的目标，并希望在2010年予以实现。B3G/4G的目标是在高速移动环境下支持高达100Mb/S的下行数据传输速率，在室内和静止环境下支持高达IGb/:的下行数据传输速率。而OFDM技术也将扮演重要的角色。 1.3 OFDM的基本原理1.3.1 多载波调制和FFT OFDM是一种多载波传输技术。设为N个子载波频率，则一般的多载波已调信号在第i个码元间隔内可以表示成 （1）其中，是信号在第个码元间隔内所携带的信息，它决定了的幅度和相位，一般情况下它们是只与码元标号有关的复常数，它们携带了要传输的信息；例如，若第k个子载波采用QPSK调制时，设采用方式的星座，当第i个码元为“00”时，根

21、据码元和星座的映射关系可以知道，。为叙述方便，在只需研究一个多载波信号码元的时候，常常省略码元标号；而当子载波采用普通（没有采用波形形成）的QAM或MPSK调制时，与无关，从而将简写成，根据上下文这样不会产生歧义。按上述约定，（1）式可以写成 （2） 我们希望这种多载波传输方式的频谱利用率要高，即子载波间隔要尽可能小；还希望系统实现简单。 要实现上述多载波传输系统，一般需要N个振荡源和相应的带通滤波器组，系统结构复杂，体现不出多载波传输的优势。但是，经过细致的分析可以发现，上述多载波传输系统的调制解调都可以利用离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform, DFT）实现

22、，由于DFT有著名的快速算法FFT（Fast Fourier Transform），使得多载波传输系统实现起来大为简化，特别是利用FFT实现的OFDM系统，以其结构简单、频谱利用率高而受到广泛重视。 下面分析多载波传输系统可以用DFT实现的条件。为确定子载波间的频率间隔，我们考虑接收端如何对信号解调。我们对接收信号（暂不考虑噪声和失真的影响）以抽样率fs抽样，利用DFT对抽样信号进行解调。利用N点的DFT可以计算出信号的第个频谱分量为 （3） 这里，S是第个频谱分量；是抽样信号；是DFT的分辨率。为使DFT正确计算出频谱，信号必须在N点抽样以外周期性重复，当信号只含有该DFT的谐波成份时，条件

23、就能满足。将代入式(2)得 （4） 将式（4）代入式（3）得 （5）其中观察上式可以发现，当多载波已调信号的频率时，就有其中C为常数，就是说当各子载波的频率为解调用的DFT分辨率整数倍时，可以用DFT对信号完成解调。从以上分析可知，为保证正确解调，在一个码元间隔内保持为常数是必要的，如果子载波的QAM或MPSK调制采用了波形形成技术，如采用余弦滚降波形，采用DFT解调时还要作专门的处理。 由以上分析，当各子载波的频率为解调用的DFT分辨率整数倍时，可以用DFT对多载波已调抽样信号完成解调。特别地，当子载波的频率间隔为，由式（4）有 （6） 上式恰为序列（以后我们将该序列简记为）的IDFT（In

24、verse Discrete Fourier Transform），即当子载波频率间隔为时，多载波已调信号的时域抽样序列可以由IDFT计算出来。 由于携带信息的序列恰为多载波已调信号抽样序列的DFT，所以我们说，采用FFT实现的多载波调制系统的调制是在频域上进行的。 由以上分析可知，多载波调制系统的调制可以由IDFT完成，解调可以由DFT完成，由数字信号处理的知识可以知道，IDFT和DFT都可以采用高效的FFT实现。1.3.2 OFDM系统的组成 OFDM系统的组成框图如下图1所示。 输入比特序列完成串并变换后，根据采用的调制方式，完成相应的调制映射，形成调制信息序列，对进行IDFT，计算出O

25、FDM已调信号的时域抽样序列，加上循环前缀CP，再作D/A变换，得到OFDM已调信号的时域波形。接收端先对接收信号进行A/D变换，去掉循环前缀CP，得到OFDM已调信号的抽样序列，对该抽样序列作DFT即得到原调制信息序列。图1 OFDM系统的结构循环前缀CP的引入PR 1，使得OFDM传输在一定条件下可以完全消除由于多径传播造成的符号间干扰（ISI）和子信道间干扰（ICI）的影响，大大推进了OFDM技术实用化的进程。图2是循环前缀示意图。 图2 CP示意图OFDM“符号”（symbol）是一个容易产生歧义的概念。在多数OFDM文献中，OFDM“符号”指的是调制信息序列，而的各分量（即各子载波上

26、的调制信息）也用“符号”（symbol）表示。为避免这种混乱，我们将连同循环前缀称为OFDM“帧符号”，简称“符号”，称的分量为“帧内符号”。OFDM文献中的符号间干扰（ISI）指的是帧符号间的干扰，具体是指除去循环前缀后的帧符号间的干扰，同样符号同步也是指帧符号同步。这样与OFDM文献中的名称基本一致，而又不会引起误解。1.3.3 OFDM时间连续系统模型 OFDM系统有一些不同的形式，我们先就最流行的采用循环前缀形式的OFDM系统建立相应的数学模型ESBL 1。 最初的OFDM系统不采用数字调制解调技术，因此下面的OFDM模型可以看成是理想的OFDM系统模型，当然，目前一般是采用数字合成技

27、术来实现它。图3是OFDM系统的连续时间基带模型。图3 OFDM连续系统基带模型l 发射机 设OFDM系统共有N个子载波，系统带宽为W Hz，符号长度为，循环前缀CP的长度为，即一个OFDM帧符号的传输时间是，考虑到循环前缀的影响，发射机发射的第k个载波波形为 （7） 注意，当时，有，这就是循环前缀的作用，它使得信号在一定的时间内看上去具有周期性。这样第i个OFDM帧符号的已调波形为 （8） 当传输的是一个无限的OFDM符号序列时，OFDM已调信号波形可以表示为 （9） l 信道 我们假设信道冲击响应的支撑小于循环前缀CP，即，则接收机收到的信号为 （10） 这里，是信道的加性Gauss白噪声

28、（复形式）。l 接收机 OFDM接收机由一个滤波器组构成，其中第k个滤波器与传输载波波形的后面部分相匹配，即 （11） 就是说，循环前缀CP以被删除。由于CP包含了所有前面符号的符号间干扰（ISI），所以接收机滤波器组的抽样输出将不含有ISI。因此，我们在计算第k个匹配滤波器的抽样输出时可以忽略时间标号i，利用式(9),(10),(11)，我们得到设信道的冲击响应在一个OFDM符号间隔内不变，记之为，这样就得到积分区间以及蕴含着。上式的内积分可以写成上式的后面的积分部分是信道冲击响应在频域的抽样，抽样频率为，即在第k个载波频率处为这里是的Fourier变换。采用这些记号，接收机滤波器组的输出可

29、以简化为 （12） 这里。根据滤波器组的正交这里是Kronecker函数。这样式（12）可以简化为 （13） 其中是加性高斯白噪声（AWGN）1.3.4 OFDM的时间离散系统模型 OFDM时间离散系统模型与时间连续系统模型相似，如图4所示。 图4 OFDM系统的离散时间模型 OFDM信号通过时变多径信道，设信道衰落比较缓慢，在一个OFDM符号间隔内信道的冲击响应不变，记为，则OFDM接收机收到的信号为其中，“*”表示离散序列的（线性）卷积运算。 循环前缀CP使得成为的循环扩展，根据数字信号处理的知识当CP的长度（的支撑即最大非零定义域）长度时，去掉循环前缀后所得为其中，“”表示循环卷积运算。

30、根据DFT的时域卷积定理，经过FFT后的输出为其中是信道的频域响应，通过简单的均衡就可用消除其影响，提取出所传输的数据。应该指出，虽然CP在一定条件下可以完全消除ISI和ICI，但接收信号去掉CP后在作DFT前，仍然存在帧内符号间干扰，即OFDM帧符号与信道作了（循环）卷积，经DFT解卷积后，通过均衡消除了帧内符号间干扰并得到信息序列。我们知道，两个N长序列的时域循环卷积是N长序列，经DFT变换到频域后，对应的是两个N长序列DFT的乘积，这就是著名的DFT的卷积定理。即DFT解卷积解的是循环卷积，由于离散序列经过线性系统后的输出是序列与线性系统的冲击响应的线性卷积，因此不可以直接用DFT解卷积

31、。循环前缀CP的作用就是将线性系统对离散序列的卷积作用变成循环卷积（根据数字信号处理的理论可以知道，只有CP的长度信道冲击响应的长度时才是如此），从而可以利用DFT解卷积。当CP的长度大于信道的最大时延时，一方面CP起到了保护间隔的作用，所以可以完全消除由于信道的多径传播造成的OFDM的符号间干扰；另一方面，从以上分析可以知道，DFT的输出的信号项仅受到（子）信道的固定的衰减，而不存在子信道间的干扰，即CP还起到了保持子载波间的正交性的作用，从而消除了载波间干扰（Intercarrier Interference，ICI）。1.3.5 OFDM信号的频谱特性 当各子载波用QAM或MPSK进行调

32、制时，如果基带信号采用矩形波，则每个子信道上已调信号的频谱为形状，其主瓣宽度为Hz，其中为OFDM符号长度（不包括CP）。由于在时间内共有OFDM信号的N个抽样，所以OFDM信号的时域抽样周期为。由于相邻子载波之间的频率间隔为，其中为OFDM信号的抽样频率，即， 所以 （14） 即这些已调子载波信号频谱函数的主瓣宽度为，间隔为。根据函数的性质，知道它们在频域上正交，这就是正交频分复用（OFDM）名称的由来。我们知道，一般的频分复用传输系统的各子信道之间要有一定的保护频带，以便在接收端可以用带通滤波器分离出各子信道的信号。保护频带降低了整个系统的频谱利用率。OFDM系统的子信道间不但没有保护频带

33、，而且各子信道的信号频谱还相互重叠，如图5所示，这使得OFDM系统的频谱利用率相比普通频分复用系统有很大提高，而各子载波可以采用频谱效率高的QAM和MPSK调制方式，进一步提高了OFDM系统的频谱效率。应该指出，由于循环前缀的影响，OFDM信号的频谱结构将发生一定的变化，但这仅仅使信号的某些频谱成份得到增强，而不会使OFDM信号增加新的频率成份。我们知道，移动信道一般存在多径传播问题，使信道表现出明显的衰落特性。信道的多径衰落在单载波传输系统中往往会产生严重的码间干扰，使得接收机往往需要比较复杂的均衡滤波器，所以设计单载波高速移动通信系统的均衡器是一项富有挑战性的工作。OFDM图5 OFDM信

34、号的频谱图6 OFDM的各子信道近似是平坦衰落系统利用N个子载波，将整个信道划分成N个窄子信道，在每个子信道上信道的衰落近似平坦衰落，如图6所示，而且每个子信道上的码速率也比较低，这使得OFDM系统的均衡滤波器的设计比较容易，一般每个子信道只需要一个单抽头的（自适应）均衡器即可，这也是OFDM吸引人的特点之一。OFDM子信道间的间隔对系统的性能有很大影响。子信道间隔越大，由于各种因素造成的子信道间的干扰越小，但同时系统的频谱效率也越低，由于子信道带宽的加大，系统抗击频率选择性衰落的能力也下降；反之，为提高系统的频谱效率而缩小子信道间的间隔，必然使系统的子载波间的干扰加大；系统设计人员需要在它们

35、之间折衷。信道带宽和FFT的点数决定了OFDM子信道间的间隔，确定子信道间隔的一般原则是，满足系统频谱利用率和保证OFDM系统的良好的抗击频率选择性衰落的前提下，尽可能加大子载波间的间隔。1.3.6 OFDM的子载调制 OFDM的子载波调制一般采用QAM或MPSK方式。各子载波不必要采用相同的状态数（进制数），甚至不必要采用相同的调制方式。这使得OFDM支持的传输速率可以在一个较大的范围内变化，并可以根据子信道的干扰情况，在不同的子信道上采用不同状态数的调制，甚至采用不同的调制方式。调制信号星座的形成在IDFT前由相应的调制映射完成。具体地说，就是根据串并变换后的比特序列以及QAM（或MPSK

36、）的星座映射关系，计算出相应的同相分量和正交分量，得到，这就是第i个载波被调制后在一个OFDM符号周期内的频谱（所以我们说OFDM的子载波调制是在频域上进行的），然后将该符号周期内的频域信号变成时域信号，这个过程由IDFT完成。IDFT的输出加上循环前缀后，分实部虚部分别作D/A变换后串行传输实部和虚部的波形。或者计算出信息序列后，将信息序列延长成长度为2N+2，变成共轭对称的形式，如图7所示，根据数字信号处理的理论，这样的序列作IDFT后为实信号，可以直接传输。下面以子载波采用16QAM调制为例，说明16QAM调制映射的实现。一种最简单的16QAM信号星座图如下面图8所示，这种星座图不是最佳

37、的，即这种星座图形式的16QAM对信号功率的利用没有达到最佳，但是这种星座图实现最容易。关于信号星座图的优化设计见。 图7 将信息序列扩展成共轭对称形式的方法图8 16QAM星座图图中的横轴表示同相分量的信息比特，纵轴表示正交分量的信息比特，当然也可以作另外的假设。设第k个子信道上要传输的信息比特为“1101”，从图1.8可知，；同样若信息比特为“1010”，则，等等。由于OFDM的子载波调制是在频域上根据信号星座图计算出来的，而且完成调制的IDFT也需要大量的运算，因此OFDM系统的发射机必须有强大的计算能力（其实接收机也是如此），这可以由专门的DSP芯片或FPGA芯片完成，随着计算机技术的

38、进步，未来也有可能由通用计算机完成。从这种意义上说，OFDM是通信和计算技术的融合。由于OFDM的发射机和接收机有强大的一般计算能力，所以在OFDM子载波调制中，不必考虑复杂的星座图信号在实现上的复杂性，这样OFDM的子载波调制中可以采用任何先进的信号星座图优化技术，以提高信号的功率利用率。1.4 OFDM的优缺点OFDM技术主要有如下几个优点：（1）抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声（ImpulseNoise）和信道快衰落的抵抗力更强。同时，通过子载波的联合编码，达到了子信道间的频

39、率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特别严重，就没有必要再添加时域均衡器。（2）频率利用率高。OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。（3）适合高速数据传输。OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。再有，OFDM加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此，OFDM技术非常适合高速数据传输。（4）抗码间干扰（ISI）能力强。

40、码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。 OFDM技术的不足之处包括以下方面：（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）功率峰值与均值比（PAPR）大，导致射频放大器的功率效率较低。与单载波系统相比，由于OFDM信号

41、是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号就有可能产生比较大的峰值功率，也就会带来较大的峰值均值功率比，简称峰均值比。对于包含N个子信道的OFDM系统来说，当N个子信道都以相同的相位求和时，所得到的峰值功率就是均值功率的N倍。当然这是一种非常极端的情况，通常OFDM系统内的峰均值不会达到这样高的程度。高峰均值比会增大对射频放大器的要求，导致射频信号放大器的功率效率降低。（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。第二章 OFDM的关键技术2.1

42、 同步技术 OFDM系统中，个符号的并行传输会使符号的延续时间更长，因此它对时间的偏差不敏感。对于无线通信来说，无线信道存在时变性，在传输中存在的频率偏移会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，相位噪声对系统也有很大的损害。 由于发送端和接受端之间的采样时钟有偏差，每个信号样本都一定程度地偏离它真确的采样时间，此偏差随样本数量的增加而线性增大，尽管时间偏差会破坏子载波之间的正交性，但是通常情况下可以忽略不计。当采样错误可以被校正时，就可以用内插滤波器来控制真确的时间进行采样。 相位噪声有两个基本的影响，其一是对所有的子载波引入了一个随机相位变量，跟踪技术和差分检测可以用来降低共同相位误差的

43、影响，其次也会引人一定量的信道间干扰（ICI），因为相位误差导致子载波的间隔不再是精确的1/(T是符号周期)了。 载波频率的偏移会使子信道之间产生干扰。OFDM系统的输出信号是多个相互覆盖的子信道的叠加，它们之间的正交性有严格的要求。无线信道时变性的一种具体体现就是多普勒频移，多普勒频移与载波频率以及移动台的移动速度都成正比。多普勒展宽会导致频率发生弥散，引起信号发生畸变。从频域上看，信号失真会随发送信道的多普勒扩展的增加而加剧。因此对于要求子载波严格同步的OFDM系统来说，载波的频率偏移所带来的影响会更加严重，如果不采取措施对这种信道间干扰（ICI）加以克服，系统的性能很难得到改善。 OFD

44、M中的同步通常包括3方面的内容： （1）帧检测；（2）载波频率偏差及校正；（3）采样偏差及校正。 由于同步是OFDM技术中的一个难点，因此，很多人也提出了很多OFDM同步算法，主要是针对循环扩展和特殊的训练序列以及导频信号来进行，其中较常用的有利用奇异值分解的ESPRIT同步算法和ML估计算法，其中ESPRIT算法虽然估计精度高，但计算复杂，计算量大，而ML算法利用OFDM信号的循环前缀，可以有效地对OFDM信号进行频偏和时偏的联合估计，而且与ESPRIT算法相比，其计算量要小得多。对OFDM技术的同步算法研究得比较多，需要根据具体的系统具体设计和研究，利用各种算法融合进行联合估计才是可行的。

45、OFDM系统对定时频偏的要求是小于OFDM符号间隔的4%，对频率偏移的要求大约要小于子载波间隔的1%2%，系统产生的-3dB相位噪声带宽大约为子载波间隔的0.01% 0.1%。2.2 PARP的解决 由于OFDM信号是有一系列的子信道信号重叠起来的，所以很容易造成较大的PAPR。大的OFDM PAPR 信号通过功率放大器时会有很大的频谱扩展和带内失真。但是由于大的PARP的概率并不大，可以把大的PAPR值的OFDM信号去掉。但是把大的PAPR值的OFDM信号去掉会影响信号的性能，所以采用的技术必须保证这样的影响尽量小。一般通过以下几种技术解决： （1）信号失真技术。采用修剪技术、峰值窗口去除技术或峰值删除技术使峰值振幅值简单地线性去除。 （2）编码技术。采用专门的前向纠错码会使产生非常大的PAPR的OFDM符号去除。 （3）扰码技术。采用扰码技术，使生成的OFDM的互相关性尽量为0，从而使OFDM的PAPR减少。这里的扰码技术可以对生成的OFDM信号的相位进行重置，典型的有PTS和SLM。 2.3 训练序列/导