OFDM：開辟無線技術的新領地

2019-11-03 09:27:54

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　　正交頻分復用（OFDM）技術是一種多載波數字通信調制技術。它由多載波調制（MCM）技術發展而來。美國軍方在上世紀60年代就建造了世界上第一個MCM系統，并隨后衍生出采用多個子載波和頻率重疊技術的OFDM系統。但在之后相當長的一段時間，OFDM技術的發展遇到了很多似乎難于解決的問題。首先，OFDM要求各個子載波之間相互正交，盡管理論上發現采用快速傅立葉變換（FFT）可以很好地實現這種調制方式，但實際上，如此復雜的實時傅立葉變換設備在當時是根本無法完成的。此外，發射機和接收機振蕩器的穩定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素也都是OFDM技術實現的制約條件。

　　20世紀80年代以來，大規模集成電路技術的發展解決了FFT的實現問題，隨著DSP芯片技術的發展，格柵編碼（TrellisCode）技術、軟判決技術（SoftDecision）、信道自適應技術等的應用，OFDM技術開始從理論向實際應用轉化。20世紀90年代，OFDM開始被歐洲和澳大利亞應用于廣播信道的寬帶數據通信、數字音頻廣播（DAB）、高清晰度數字電視（HDTV）和無線局域網（WLAN）等。此外，還由于其具有更高的頻譜利用率和良好的抗多徑干擾能力，也被看作第四代移動通信的核心技術之一。

　　OFDM技術良好的性能使得它在很多領域得到了廣泛的應用。歐洲的數字音頻廣播（DAB）系統使用的就是OFDM調制技術。其試驗系統已在運行，并且明顯地改善了移動中接收無線廣播的效果，很快吸引了大量聽眾。歐洲的一些部門正在開發用于DAB的成套芯片，它將使OFDM接收機的價格大大降低，市場前景非常看好。

　　很多國家的全數字高清晰度電視傳輸系統（DVB－T）也采用了OFDM技術。1997年，歐洲DVB－TCOFDM系統是歐洲數字電視廣播（DVB）系列標準中的數字地面電視廣播系統標準。該系統使用COFDM調制方式，把傳輸比特分割到數千計的低比特率子載波上。日本1999年提出的地面綜合業務數字廣播（ISDB－T）也采用OFDM技術，即：ISDB－TOFDM。從目前的研發情況來看，由于OFDM具有很高的頻譜利用率和抗干擾能力，能夠很好地滿足電視系統的傳輸要求。

　　在無線局域網領域，IEEE802.11a于1999年通過了一個5GHz的無線局域網標準，其中OFDM調制技術被作為它的物理層標準。ETSI的寬帶無線接入網（BRAN）項目HyperLan2也把OFDM定為它的調制標準技術。在未來的寬帶接入系統中，OFDM會是一項基本技術。

　　還有很多公司對OFDM與CDMA系統的融合，即MC－CDMA很感興趣。與普通的DS－CDMA相比，MC－CDMA系統具有很多優點，比如更大的靈活性、高容量、高性能、高抗干擾性等等。

　　隨著IEEE802.11a協議、ETSIBRAN和各種多媒體應用對OFDM的引入，世界各國許多大公司和研究團體認識到了OFDM技術的應用前景。1999年，在Wi－LAN、Philip等公司的邀請下，來自世界六十多家公司的一百多名代表經過討論成立了一個世界性的組織——OFDM論壇，專門討論OFDM在技術上、市場推廣上的各方面問題，進一步推動OFDM技術的商用化。現在OFDM論壇的成員已增加到46個會員，其中15個為主要會員。我國信息產業部也已參加了OFDM論壇。2000年11月，OFDM論壇的固定無線接入工作組向IEEE802.16.3的無線城域網委員會提交了一份建議書，提議采用OFDM技術作為IEEE802.16.3城域網的物理層（PHY）標準。

　　2001年8月31日，信息產業部無線電管理局批準中國網通開展OFDMA固定無線接入系統試驗。該試驗系統已經開通并進行了必要的測試和業務演示。

　　與目前的各種移動通信技術相比，采用OFDM技術的移動系統的接入速率有很大提高。其下行速率可以達到8Mb/s、上行速率達到512kb/s，接入速率超過了第三代移動通信系統在靜止情況下所要求的傳送能力。對該試驗系統進行的移動性測試表明，終端在移動速度70公里/小時的情況下，接入下行能夠保持600kb/s的接入速率。另外從系統無線性能等方面考察，在相鄰信道泄漏功率比（ACLR）參數上與3GPP提出的指標相比，性能已經優于3GPP的要求。

　　OFDM技術由于其頻譜利用率高、成本低等原因越來越得到人們的關注。隨著人們對于通信數據化、寬帶化、個人化和移動化的需求，OFDM技術在固定無線接入領域和移動接入領域將越來越得到廣泛的應用。

摘自《人民郵電報》

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