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Modem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)、插入保護時段、減少均衡計算量等成熟技術(shù)的逐步引入，OFDM作為一種可以有效對抗信號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)在移動通信領(lǐng)域的應(yīng)用，在無線寬帶接人以及第4代移動通信中，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，使每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，減少了單個碼元占用的帶寬，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間彌散所帶來的ISI。OFDM系統(tǒng)各個子載波之間正交，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，它對頻偏和相位噪聲比較敏感。OFDM技術(shù)區(qū)分各個子信道的方法是利用各個子載波之間嚴(yán)格的正交性。頻偏和相位噪聲會使各個子載波之間的正交特性惡化，僅僅1%的頻偏就會使信噪比下降30dB。因此，OFDM系統(tǒng)對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，高峰均值比會增大對射頻放大器的要求，導(dǎo)致射頻信號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，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就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，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。

3 、OFDM的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 同步技術(shù)

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

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

　　相位噪聲有兩個基本的影響，其一是對所有的子載波引入了一個隨機相位變量，跟蹤技術(shù)和差分檢測可以用來降低共同相位誤差的影響，其次也會引人一定量的信道間干擾（ICI），因為相位誤差導(dǎo)致子載波的間隔不再是精確的1/Ｔ(T是符號周期)了。

　　載波頻率的偏移會使子信道之間產(chǎn)生干擾。OFDM系統(tǒng)的輸出信號是多個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臺的移動速度都成正比。多普勒展寬會導(dǎo)致頻率發(fā)生彌散，引起信號發(fā)生畸變。從頻域上看，信號失真會隨發(fā)送信道的多普勒擴展的增加而加劇。因此對于要求子載波嚴(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更加嚴(yán)重，如果不采取措施對這種信道間干擾（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；

　�。�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)中的一個難點，因此，很多人也提出了很多OFDM同步算法，主要是針對循環(huán)擴展和特殊的訓(xùn)練序列以及導(dǎo)頻信號來進行，其中較常用的有利用奇異值分解的ESPRIT同步算法和ML估計算法，其中ESPRIT算法雖然估計精度高，但計算復(fù)雜，計算量大，而ML算法利用OFDM信號的循環(huán)前綴，可以有效地對OFDM信號進行頻偏和時偏的聯(lián)合估計，而且與ESPRIT算法相比，其計算量要小得多。對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)計和研究，利用各種算法融合進行聯(lián)合估計才是可行的。OFDM系統(tǒng)對定時頻偏的要求是小于OFDM符號間隔的4%，對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信號是有一系列的子信道信號重疊起來的，所以很容易造成較大的PAPR。大的OFDM PAPR 信號通過功率放大器時會有很大的頻譜擴展和帶內(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信號去掉。但是把大的PAPR值的OFDM信號去掉會影響信號的性能，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）信號失真技術(shù)。采用修剪技術(shù)、峰值窗口