綜合分析OFDM技術在各個領域的應用
2007/1/19 22:11:13
從技術層面來看,第四代移動通信系統將有望以OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)為核心技術,主要理由是無線電頻率使用效益高、抗噪聲能力強、適合高速數據傳輸等。然而OFDM仍有許多問題待解決,不過部分標準的制訂工作已經接近尾聲且即將商用化(如數字音頻廣播),目前,OFDM技術已經廣泛應用于無線局域網領域,但若要應用在移動通信領域仍需時日。 從技術層面來看,第四代移動通信系統將有望以OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)為核心技術,主要理由是無線電頻率使用效益高、抗噪聲能力強、適合高速數據傳輸等。然而OFDM仍有許多問題待解決,不過部分標準的制訂工作已經接近尾聲且即將商用化(如數字音頻廣播),目前,OFDM技術已經廣泛應用于無線局域網領域,但若要應用在移動通信領域仍需時日。
目前OFDM技術已經被廣泛應用于廣播式的音頻、視頻領域和民用通信系統中,主要的應用包括:非對稱的數字用戶環路(ADSL)、ETSI標準的數字音頻廣播(DAB)、數字視頻廣播(DVB)、高清晰度電視(HDTV)、無線城域網、無線局域網(WLAN),甚至3G的CDMA也開始引入OFDM技術思想以提升其性能。
技術不再陌生
OFDM(正交頻分復用技術)是一種無線環境下的高速傳輸技術。眾所周知,無線信道的頻率響應曲線大多是非平坦的,而OFDM技術的主要思想就是在頻域內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系統中各個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,同時又提高了頻譜利用率,如圖所示。另一方面,OFDM技術也存在缺陷:對頻率偏移和相位噪聲很敏感;峰值與均值功率比相對較大,這個比值的增大會降低射頻放大器的效率。
應用日益廣泛
近年來,圍繞OFDM存在的兩個缺陷,業內人士進行了大量研究工作,并且已經取得了進展。OFDM技術既可用于移動的無線網絡,也可以用于固定的無線網絡,它通過在樓層、使用者、交通工具和現場之間的信號切換,有效地解決了其中的信息沖突問題。
領域一:高清晰度數字電視廣播
OFDM在數字廣播電視系統中取得了廣泛的應用,其中數字音頻廣播(DAB)標準是第一個正式使用OFDM的標準。另外,當前國際上全數字高清晰度電視傳輸系統中采用的調制技術中就包括OFDM技術,歐洲HDTV傳輸系統已經采用COFDM(coded OFDM:編碼OFDM)技術。它具有很高的頻譜利用率,可以進一步提高抗干擾能力,滿足電視系統的傳輸要求。選擇OFDM作為數字音頻廣播和數字視頻廣播(DVB)的主要原因在于:OFDM技術可以有效地解決多徑時延擴展問題。
因此不難看出,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DAB系統使用的OFDM調制技術其試驗系統已在運行,很快吸引了大量聽眾。它明顯地改善了移動中接收無線廣播的效果,用于DAB的成套芯片的開發工作正在一項歐洲發展項目中進行,它將使OFDM接收機的價格大大降低,其市場前景非??春?。
領域二:無線局域網
大家知道,HiperLAN/2物理層應用了OFDM和鏈路自適應技術,媒體接入控制(MAC)層采用面向連接、集中資源控制的TDMA/TDD方式和無線ATM技術,最高速率達54Mbps,實際應用最低也能保持在20Mbps左右。另外,IEEE 802.11無線局域網工作于ISM免許可證頻段,分別在5.8GHz和2.4GHz兩個頻段定義了采用OFDM技術的IEEE 802.11a和IEEE 802.11g標準,其最高數據傳輸速率提高到54Mbps。
技術的不斷發展,引發
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