OFDM實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信新突破

　　OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）是一種無(wú)線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。眾所周知，無(wú)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，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(shí)又提高了頻譜利用率。OFDM這種無(wú)線電使用效益高、抗噪聲能力強(qiáng)、適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使它被認(rèn)為是第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。

　　但是，OFDM并不是一個(gè)最近才提出的概念，事實(shí)上它早就被提出，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的發(fā)展正逐步走向成熟。OFDM的概念于20世紀(jì)50～60年代提出，1970年OFDM的專利被發(fā)表，其基本思想是，通過(guò)采用允許子信道頻譜重疊但相互間又不影響的頻分復(fù)用（FDM）方法來(lái)并行傳送數(shù)據(jù)；80年代以后，OFDM的調(diào)制技術(shù)再一次成為研究熱點(diǎn)，例如提出一種適于無(wú)線信道傳送數(shù)據(jù)的OFDM方案；進(jìn)入90年代以后，OFDM的應(yīng)用又涉及利用移動(dòng)調(diào)頻（FM）和單邊帶（SSB）信道進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信、陸地移動(dòng)通信、陸地廣播等各種通信系統(tǒng)。

　　現(xiàn)在，無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN），甚至3G的CDMA也開始引入OFDM技術(shù)思想以提升其性能。OFDM技術(shù)既可用于移動(dòng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也可以用于固定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)領(lǐng)域：

　　高清晰度數(shù)字電視廣播。目前，OFDM在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，其中數(shù)字音頻廣播（DAB）標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)正式使用OFDM的標(biāo)準(zhǔn)。另外，當(dāng)前國(guó)際上全數(shù)字高清晰度電視傳輸系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)就包括OFDM技術(shù)，歐洲HDTV傳輸系統(tǒng)已經(jīng)采用COFDM（codedOFDM：編碼OFDM）技術(shù)。它具有很高的頻譜利用率，可以進(jìn)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(shí)現(xiàn)技術(shù)的主要原因在于OFDM技術(shù)可以有效地解決多徑時(shí)延擴(kuò)展問(wèn)題。因此不難看出，OFDM技術(shù)良好的性能使得它在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。歐洲使用了OFDM調(diào)制技術(shù)的DAB試驗(yàn)系統(tǒng)已在運(yùn)行，很快吸引了大量聽眾，明顯地增強(qiáng)了移動(dòng)中接收無(wú)線廣播的效果。對(duì)于DAB的成套芯片的開發(fā)工作正在一項(xiàng)歐洲發(fā)展項(xiàng)目中進(jìn)行，它將使OFDM接收機(jī)的價(jià)格大大降低，其市場(chǎng)前景非常看好。

　　無(wú)線局域網(wǎng)。技術(shù)的不斷發(fā)展，引發(fā)了融合，OFDM等關(guān)鍵技術(shù)開始應(yīng)用到無(wú)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(shù)，提高了傳輸速率，增加了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。802．11n計(jì)劃將MIMO與OFDM相結(jié)合，使傳輸速率成倍提高。

　　寬帶無(wú)線接入。OFDM技術(shù)適用于無(wú)線環(huán)境下的高速傳輸，不僅應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng)，還在寬帶無(wú)線接入（BWA）中得到應(yīng)用。IEEE802．16工作組專門負(fù)責(zé)BWA方面的技術(shù)工作，它已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)2GHz～11GHzBWA的標(biāo)準(zhǔn)———IEEE802．16a，物理層就采用了OFDM技術(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)不僅是新一代的無(wú)線接入技術(shù)，而且對(duì)未來(lái)蜂窩移動(dòng)通信的發(fā)展也具有重要意義。在BWA領(lǐng)域，一些公司開發(fā)的技術(shù)雖然都基于OFDM，但有各自的特色，形成一些專利技術(shù)，如VectorOFDM、WidebandOFDM、flash－OFDM等。盡管OFDM有著種種優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于高速無(wú)線通信，單純的OFDM系統(tǒng)對(duì)抗無(wú)線環(huán)境中的多徑衰落是不夠的，只有和MIMO技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能更好地發(fā)揮其功效。MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合是無(wú)線通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。MIMO技術(shù)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(shù)被普遍認(rèn)為是新一代無(wú)線通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。MIMOOFDM技術(shù)可以為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益，從而大大增加信道容量。MIMO技術(shù)的空間復(fù)用就是在接收端和發(fā)射端使用多個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)通道（MIMO子信道）發(fā)射信號(hào)，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。