1 、前言

　　近年來，隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，傅立葉變換/反變換、高速M(fèi)odem采用的64/128/256QAM技術(shù)、柵格編碼技術(shù)、軟判決技術(shù)、信道自適應(yīng)技術(shù)、插入保護(hù)時(shí)段、減少均衡計(jì)算量等成熟技術(shù)的逐步引入，OFDM作為一種可以有效對(duì)抗信號(hào)波形間干擾的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。人們開始集中越來越多的精力開發(fā)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用，在無線寬帶接人以及第4代移動(dòng)通信中，OFDM技術(shù)都將成為繼CDMA技術(shù)之后的又一核心技術(shù)。

　　OFDM把高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，使每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)長(zhǎng)度相對(duì)增加，減少了單個(gè)碼元占用的帶寬，抵抗多徑引起的頻率選擇性衰落，從而可以減少由無線信道的時(shí)間彌散所帶來的ISI。OFDM系統(tǒng)各個(gè)子載波之間正交，允許子信道的頻譜相互重疊，最大限度地利用了頻譜資源。但是OFDM也存在缺點(diǎn)，它對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感。OFDM技術(shù)區(qū)分各個(gè)子信道的方法是利用各個(gè)子載波之間嚴(yán)格的正交性。頻偏和相位噪聲會(huì)使各個(gè)子載波之間的正交特性惡化，僅僅1%的頻偏就會(huì)使信噪比下降30dB。因此，OFDM系統(tǒng)對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感。其次它的功率峰值與均值比（PAPR）大，高峰均值比會(huì)增大對(duì)射頻放大器的要求，導(dǎo)致射頻信號(hào)放大器的功率效率降低。

2、 OFDM的基本原理

　　OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，而OFDM技術(shù)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(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交，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(shí)又提高了頻譜利用率。

3 、OFDM的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 同步技術(shù)

　　OFDM系統(tǒng)中，Ｎ個(gè)符號(hào)的并行傳輸會(huì)使符號(hào)的延續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，因此它對(duì)時(shí)間的偏差不敏感。對(duì)于無線通信來說，無線信道存在時(shí)變性，在傳輸中存在的頻率偏移會(huì)使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，相位噪聲對(duì)系統(tǒng)也有很大的損害。

　　由于發(fā)送端和接受端之間的采樣時(shí)鐘有偏差，每個(gè)信號(hào)樣本都一定程度地偏離它真確的采樣時(shí)間，此偏差隨樣本數(shù)量的增加而線性增大，盡管時(shí)間偏差會(huì)破壞子載波之間的正交性，但是通常情況下可以忽略不計(jì)。當(dāng)采樣錯(cuò)誤可以被校正時(shí)，就可以用內(nèi)插濾波器來控制真確的時(shí)間進(jìn)行采樣。

　　相位噪聲有兩個(gè)基本的影響，其一是對(duì)所有的子載波引入了一個(gè)隨機(jī)相位變量，跟蹤技術(shù)和差分檢測(cè)可以用來降低共同相位誤差的影響，其次也會(huì)引人一定量的信道間干擾（ICI），因?yàn)橄辔徽`差導(dǎo)致子載波的間隔不再是精確的1/Ｔ(T是符號(hào)周期)了。

　　載波頻率的偏移會(huì)使子信道之間產(chǎn)生干擾。OFDM系統(tǒng)的輸出信號(hào)是多個(gè)相互覆蓋的子信道的疊加，它們之間的正交性有嚴(yán)格的要求。無線信道時(shí)變性的一種具體體現(xiàn)就是多普勒頻移，多普勒頻移與載波頻率以及移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度都成正比。多普勒展寬會(huì)導(dǎo)致頻率發(fā)生彌散，引起信號(hào)發(fā)生畸變。從頻域上看，信號(hào)失真會(huì)隨發(fā)送信道的多普勒擴(kuò)展的增加而加劇。因此對(duì)于要求子載波嚴(yán)格同步的OFDM系統(tǒng)來說，載波的頻率偏移所帶來的影響會(huì)更加嚴(yán)重，如果不采取措施對(duì)這種信道間干擾（ICI）加以克服，系統(tǒng)的性能很難得到改善。

　　OFDM中的同步通常包括3方面的內(nèi)容：

　　（1）幀檢測(cè)；

　　（2）載波頻率偏差及校正；

　�。�3）采樣偏差及校正。

　　由于同步是OFDM技術(shù)中的一個(gè)難點(diǎn)，因此，很多人也提出了很多OFDM同步算法，主要是針對(duì)循環(huán)擴(kuò)展和特殊的訓(xùn)練序列以及導(dǎo)頻信號(hào)來進(jìn)行，其中較常用的有利用奇異值分解的ESPRIT同步算法和ML估計(jì)算法，其中ESPRIT算法雖然估計(jì)精度高，但計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大，而ML算法利用OFDM信號(hào)的循環(huán)前綴，可以有效地對(duì)OFDM信號(hào)進(jìn)行頻偏和時(shí)偏的聯(lián)合估計(jì)，而且與ESPRIT算法相比，其計(jì)算量要小得多。對(duì)OFDM技術(shù)的同步算法研究得比較多，需要根據(jù)具體的系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)和研究，利用各種算法融合進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)才是可行的。OFDM系統(tǒng)對(duì)定時(shí)頻偏的要求是小于OFDM符號(hào)間隔的4%，對(duì)頻率偏移的要求大約要小于子載波間隔的1%~2%，系統(tǒng)產(chǎn)生的-3dB相位噪聲帶寬大約為子載波間隔的0.01%~ 0.1%。

3.2 PARP的解決

　　由于OFDM信號(hào)是有一系列的子信道信號(hào)重疊起來的，所以很容易造成較大的PAPR。大的OFDM PAPR 信號(hào)通過功率放大器時(shí)會(huì)有很大的頻譜擴(kuò)展和帶內(nèi)失真。但是由于大的PARP的概率并不大，可以把大的PAPR值的OFDM信號(hào)去掉。但是把大的PAPR值的OFDM信號(hào)去掉會(huì)影響信號(hào)的性能，所以采用的技術(shù)必須保證這樣的影響盡量小。一般通過以下幾種技術(shù)解決：

　　（1）信號(hào)失真技術(shù)。采用修剪技術(shù)、峰值窗口