二、OFDM系統關鍵技術

　　由于OFDM系統中存在多個相互正交的子載波，而且輸出信號是多個子信道信號的疊加，所以在OFDM系統中存在以下幾方面關鍵技術。

　　1.峰均比技術

　　OFDM系統的弱點之一就是對峰值平均比比較敏感。相對于單載波系統，由于OFDM符號是多個子載波符號相加而成的，對于有N個子信道的OFDM系統來說，如果N路信號的相位相同時，所得的信號峰值功率為平均功率的N倍。當這種變化范圍很大的信號通過諸如功率放大器這種非線性部件時，信號就會發生非線性失真，產生諧波，除此之外，還會增加A/D，D/A轉換器的復雜度和準確性，因此，如何減小較大的PAR是OFDM系統面臨的重要問題之一。

　　目前減小峰均值的方法可以分為三類：信號預畸變技術，編碼技術和利用加干擾序列對OFDM符號進行加權處理以選擇峰均比較小的符號來傳輸。其中，信號預畸變技術是在信號被放大之前，首先對功率大于閾值的信號進行非線性預畸變，比如限幅、峰值加窗、峰值消除等。編碼方法是使用不會造成大峰值功率信號的編碼圖樣，但是這種方法在子載波數量較大時，編碼效率非常低。

　　2.信道估計

　　在無線通信系統中，發射機和接收機之間的傳播路徑復雜，具有很大的隨機性，很容易導致接收信號的相位、頻率和幅度的失真。所以對接收機的性能提出了很大挑戰，而信道估計器是克服這一問題的重要組成部分。通過信道估計，接收機可以得到無線信道的沖激響應從而對接收信號進行均衡。

　　信道估計算法主要有兩類：基于訓練序列的估計算法和盲估計算法。其中，基于訓練序列的估計算法就是利用發送端和接收端都已知的序列進行信道估計，由于OFDM系統的時頻二重性，既可以在時域內進行估計，也可以在頻域內進行估計。該方法容易實現，算法簡單，得到廣泛應用。為了盡量獲得精確估計值而又不浪費資源，訓練序列間隔的設置原則為：時域間隔st和頻域間隔sf應分別滿足st《1/Bd，sf《1/max，其中Bd為多普列頻移，max為最大時延。

　　盲估計利用接收數據的統計信息來實現，不需要訓練序列，所以節約了帶寬，但是該方法運算量大，不容易實現，在實時系統中的應用受到了限制。但由于其相對于基于訓練序列的估計方法提高了系統效率，所以也越來越受到關注。

　　3.同步技術

　　OFDM系統中，發射數據在N個子載波上并行傳輸，多個子載波上的數據之所以能夠實現并行傳輸而互不干擾，主要是因為各個子載波具有正交性，當由于無線信道的時變性等原因引起頻率偏差時，這種正交性受到破壞，就會導致子載波間的相互干擾。所以OFDM系統對頻率偏移非常敏感。為了不破壞子載波間的正交性，在接收端要對傳輸過程中產生的頻率偏移進行估計和補償。

　　OFDM系統中的頻率偏移有整數倍子載波間隔頻偏和小數倍頻偏。其中，整數倍頻偏的抽樣點仍然在頂點，只是子載波位置發生了改變，不會引起載波間干擾（ICI），這種頻偏引起的符號錯誤率為50%。小數倍頻偏破壞了子載波間的正交性，而引入ICI，在這種情況下，即使很小的頻偏也會帶來很大的性能損失。

　　在接收端對頻偏的估計和補償過程一般分為粗同步（捕獲）和細同步（跟蹤），即首先在時域內估計小數倍頻偏，然后在頻域內再完成整數倍頻偏的估計。

　　三、OFDM技術的優點

　　（1）在窄帶帶寬下也能夠發出大量的數據。OFDM技術能同時分開至少1000個數字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運行的能力將直接威脅到目前市場上已經開始流行的CDMA技術的進一步發展壯大的態勢，正是由于具有了這種特殊的信號“穿透能力”使得OFDM技術深受歐洲通信營運商以及手機生產商的喜愛和歡迎。

　　（2）OFDM技術能夠持續不斷地監控傳輸介質上通信特性的突然變化，由于通信路徑傳送數據的能力會隨時間發生變化，所以OFDM能動態地與之相適應，并且接通和切斷相應的載波以保證持續進行成功的通信。該技術可以自動地檢測到在傳輸介質下，哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信。

　　（3）OFDM技術的最大優點是對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統中，單個衰落或干擾能夠導致整個通信鏈路失敗，但是在多載波系統中，僅僅有很小一部分載波會受到干擾。對這些子信道還可以采用糾錯碼來進行糾錯。OFDM技術特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區。高速的數據傳播及數字語音廣播都希望降低多徑效應對信號的影響。

　　（4）OFDM技術可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸。當信道中因為多徑傳輸而出現頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統總的誤碼率性能要好得多。

　　（5）OFDM技術通過各個子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力。OFDM技術本身已經利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個信道聯合編碼，可以使系統性能得到提高。

　　（6）OFDM技術可以使用硬件模塊集成基于IFFT/FFT的算法，通過這種方式實現的OFDM系統的運行速度，主要取決于硬件電路的運行速度，同時也簡化了系統實現的復雜程度。

　　（7）OFDM技術的信道利用率很高，這一點在頻譜資源有限的無線環境中尤為重要；當子載波個數很大時，系統的頻譜利用率趨于2baud/Hz。