摘 要：我們可以清晰的感受到，當今社會正朝著信息化的方向在進步和發(fā)展，人們對各式各樣的信息需求也是隨著時間的推移在增加，這就要求現(xiàn)如今的信息能在技術上支持人們隨時隨地利用各種方式獲得信息。OFDM的概念最初誕生于20世紀50～60年代，曾經(jīng)是用于軍事通信方。發(fā)展到后來，OFDM技術才從實驗室研究中走出來，逐漸在現(xiàn)代通信中發(fā)揮了重要的作用。并且隨著相關的技術研究的成熟，這項技術已經(jīng)成功的應用在視頻廣播、數(shù)字音頻系統(tǒng)，有線數(shù)據(jù)傳輸以及無線網(wǎng)絡等方面。

關鍵詞：OFDM；數(shù)字廣播；技術；應用

中圖分類號：TN919.3；TN934

近年來，因為傅里葉變換∕反變換等成熟技術的引入以及數(shù)字信號技術的飛速發(fā)展，作為可以高效的抵抗ISI的多載波傳輸?shù)?FDM技術，其在數(shù)字廣播領域引起了廣泛的關注。同時隨著人們對通信寬帶化、數(shù)據(jù)化和移動化的需求，更多的技術人員也開始集中精力開發(fā)0FDM技術在數(shù)字廣播中的應用，期待OFDM能為數(shù)字廣播的進步和改善做出巨大的貢獻。以后在數(shù)字廣播領域中OFDM技術的運用將更為廣泛，更為重要。

1 數(shù)字廣播

在信息化與數(shù)字化成為必然趨勢下，在2G、3G不能滿足對現(xiàn)代多媒體服務支持的情況下，數(shù)字廣播已經(jīng)逐漸成為了現(xiàn)代多媒體服務的最佳載體。大多數(shù)國家以及地區(qū)都正在制訂或者已經(jīng)制訂一些數(shù)字廣播的標準，其中的某些也已經(jīng)成功商業(yè)化。我國正處于數(shù)字廣播標準的制訂時期，對于成功運用的和已經(jīng)現(xiàn)有的數(shù)字廣播系統(tǒng)的學習，有助于我國數(shù)字廣播標準的快速制訂，擁有更多的商機，并且加速社會的發(fā)展。

在廣播系統(tǒng)中，為了克服模擬廣播系統(tǒng)存在的缺點，更加充分的利用模擬頻段，數(shù)字化傳輸是以后發(fā)展的必經(jīng)之路，這是數(shù)字廣播的概念。采用數(shù)字化具有下列優(yōu)點：（1）在功率方面比模擬廣播額消耗低很多；（2）信號傳送的質(zhì)量可以顯著提高；（3）信號傳送的可靠性也大大的增加；（4）現(xiàn)有的頻譜資源也可以更加的成分利用。

2 OFDM技術

OFDM技術即正交頻分復用技術，實際上它是多載波調(diào)制的一種。OFDM的主要思想是：將一個信道分成若干正交子信道，并將高速數(shù)據(jù)信號轉換成多個并行的低速子數(shù)據(jù)流，然后調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。而正交信號可以通過在接收端采用一定的技術來分開，這樣有利于減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一部分，信道均衡變得相對容易。

OFDM技術擁有抗頻率選擇性衰落能力強以及頻譜利用率高等眾多優(yōu)點，在提高系統(tǒng)可靠性和傳輸速率上都卓有成效，因此一般都是在抵抗外界干擾能力弱或者容易受外界干擾的傳輸介質(zhì)中應用。同時隨著OFDM技術的逐漸成熟和完善，其得到了更為廣泛的應用。它的主要特點是：（1）每個子載波的調(diào)制運用的是多進制調(diào)制；（2）各路已調(diào)信號遵循嚴格正交原則，方便接收端能更好的分離每路的信號；（3）為了盡量增大數(shù)據(jù)傳輸速率以及提高頻率的利用率，子載波的已調(diào)信號頻譜有少部分的重疊；（4）各個子載波的調(diào)制制度不同，要根據(jù)每個子載波所處的信道的優(yōu)劣性質(zhì)來采取不同的體制。

圖1 OFDM系統(tǒng)框圖

3 OFDM的優(yōu)點以及缺點

OFDM系統(tǒng)與一般非交疊的多載波或傳統(tǒng)的單載波傳輸系統(tǒng)相比較，具有下列優(yōu)點：（1）因為OFDM系統(tǒng)使用的是并行的正交多載波來進行數(shù)據(jù)傳輸，其在子載波上的符號時間相應的增加了，這樣的情況下也相應的減小了信道時延擴展導致的ISI影響。在一定程度上大大的減小了數(shù)據(jù)在高速率傳輸下，相應系統(tǒng)設備的復雜程度；（2）在單載波系統(tǒng)中，單個的衰落將會導致整個通信鏈路的中斷，作為多載波系統(tǒng)的OFDM技術的相對優(yōu)勢就是容易實現(xiàn)信道的均衡，單個的衰落只會使得一小部分載波受到影響，對整體沒有太大影響，其具有很強的抗信道頻率選擇性衰落的特點；（3）OFDM系統(tǒng)可以在沒有人為干預的情況下自動的檢測到傳輸介質(zhì)下，特定的載波中哪一個存在干擾脈沖或者高的信號衰減，然后根據(jù)檢測結果采取相應的比較合理的調(diào)制措施來促使特定頻率下的載波能成功進行通信；（4）OFDM系統(tǒng)非常適合使用于居民較為密集、地理上較為突出的地方或者高層建筑物等地區(qū)來進行信息的傳輸。數(shù)字語音廣播以及高速的數(shù)據(jù)傳播，兩者都非常希望降低因多條路徑而造成的信號不良的影響。

但是另一方面OFDM由于其信號調(diào)制機制使得它在傳輸過程中存在下列的缺點：（1）在OFDM系統(tǒng)中，其對它下屬的各個子載波之間的正交性有非常嚴格的要求，不管存在多小的載波頻偏都會破壞子載波之間的正交性，然后引起ICI；當然同樣的，相位噪聲最終也會引起ICI。但是單載波系統(tǒng)就不會有這個問題。這也是OFDM系統(tǒng)最大的缺點；（2）因為OFDM系統(tǒng)的峰值平均功率相比于（PAPR）大，所以其對非線性放大更加敏感，故OFDM調(diào)制系統(tǒng)相比于單載波系統(tǒng)對放大器的線性范圍要求更高寬。

4 OFDM系統(tǒng)關鍵技術

4.1 峰均比技術。由于OFDM系統(tǒng)的峰值平均功率比較大，現(xiàn)在減小峰均值有三類方法：編碼技術、信號預畸變技術以及運用加干擾序列對OFDM的符號進行一定的加權處理來選擇峰均相對比較小的符號進行傳輸。其中，編碼技術是盡量使用一些不會造成大峰值功率的編碼圖樣，然而這種方法運用在擁有大量子載波的OFDM技術上，效率依然不是很高。信號預畸變技術，首先是對功率遠大于定值的信號進行非線性預畸變，例如：峰值消除、限幅、峰值加窗等，這個技術是在信號被放大之前進行的。

4.2 同步技術。由于OFDM系統(tǒng)對載波頻偏比較敏感，所以為了盡量保持子載波之間的正交性的完整性，在接收端要對數(shù)據(jù)傳輸過程中產(chǎn)生的載波偏頻進行一定的估計和補償。OFDM系統(tǒng)中載波偏頻分為小數(shù)倍偏頻與整數(shù)倍子載波間隔偏頻。小數(shù)倍偏頻會引起子載波間的干擾（ICI），即使很小也會對OFDM帶來極大的性能損失。整數(shù)倍偏頻只是引起了子載波的位置發(fā)生改變，不會引起ICI，整數(shù)倍的偏頻造成符號錯誤率達到50%。接收端對偏頻的估計和補償一般分為捕獲與跟蹤，就是先進行小數(shù)倍的估計，然后再對整數(shù)倍的偏頻進行估計。

4.3 信道估計。無線通信中，發(fā)射機和接收機之間具有很大的隨機性，很容易使得接收的信號在頻率、幅度上失真，信道估計器是克服這個問題的重要組成部分。信道估計算法主要分為以下兩類：盲估計算法與以訓練序列為基礎的估計算法。盲估計是根據(jù)接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息來完成的，這個方法在運算量方面過于大，很難實現(xiàn)，但是相對于以訓練序列為基礎的估計算法提高了系統(tǒng)的工作效率，因此也受到越來越廣泛的關注。以訓練序列為基礎的估計算法是利用接收端以及發(fā)送端都已經(jīng)知道的序列進行信道估計。該方法算法簡單、容易實現(xiàn)，因此得到了廣泛的應用。

5 結束語

通過以上的幾方面我們可以看到OFDM具有巨大的應用潛力，我們要看到它的優(yōu)點，同時我們也不能忽略它所存在的問題，在這樣的信息時代，對信息需求的增大，也促使我們對OFDM技術進行更深入的研究，我們要結合實際的需要運用這種技術，更好的克服自身的缺陷，才能使OFDM技術在數(shù)字廣播等多方面的領域發(fā)揮更為重要的作用，為創(chuàng)造更為美好的時代做出貢獻。

參考文獻：

[1]郭建英.OFDM關鍵技術及應用[J].山西電子技術，2011（02）.

[2]沈海萍.基于OFDM的電力線通信系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱理工大學，2011.

[3]閆洪旭.OFDM關鍵技術的研究及實現(xiàn)[D].大連海事大學，2013.

[4]蔡萍.對歐洲數(shù)字視頻廣播標準DVB-T中OFDM技術的研究[J].閩江學院學報，2011（05）.

[5]呂春苗.OFDM寬帶短波通信關鍵技術研究[D].浙江大學，2011.

作者簡介：田建偉（1979-），男，本科，助理工程師，研究方向：數(shù)字控制與集成電路

作者單位：國家新聞出版廣電總局五六四電臺，北京，102434