正交頻分復用技術 - OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)有時又稱為分離復頻調製技術（discrete multitone modulation, DMT），是多載波調製(MCM Multi-CarrierModulation)的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成並行的低速子數據流，調製到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端採用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ISI(Intersymbol Interference) 。每個子信道上的信號頻寬小於信道的相關頻寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由於每個子信道的頻寬僅僅是原信道頻寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
基本介紹
- 中文名：正交頻分復用技術
- 外文名：Orthogonal Frequency Division Multiplexing
- 套用學科：通信
原理,套用,技術發展,OFDM系統的套用,
OFDM全稱為正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），是一種新型的高效的多載波調製技術，它能夠有效地對抗多徑傳播，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM技術於三十多年前第一次由Chang提出。
原理
在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關鍵的技術之一，可以結合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智慧型天線技術，最大限度的提高了系統性能。包括以下類型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多帶-OFDM。
OFDM中的各個載波是相互正交的，每個載波在一個符號時間內有整數個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這樣便減小了載波間的干擾。由於載波間有部分重疊，所以它比傳統的FDMA提高了頻帶利用率。
信號頻譜示意圖
信號頻譜示意圖套用
由於技術的可實現性，在二十世紀90年代，OFDM廣泛用乾各種數字傳輸和通信中，如移動無線FM信道，高比特率數字用戶線系統(HDSL)，不對稱數字用戶線系統(ADSL)，甚高比特率數字用戶線系統HDSI〕，數字音頻廣播(DAB)系統，數字視頻廣播(DVB)和HDTV地面傳播系統。1999年，IEEE802.lla通過了一個SGHz的無線區域網路標準，其中OFDM調製技術被採用為物理層標準，使得傳輸速率可以達54MbPs。這樣，可提供25MbPs的無線ATM接口和10MbPs的乙太網無線幀結構接口，並支持語音、數據、圖像業務。這樣的速率完全能滿足室內、室外的各種套用場合。歐洲電信組織(ETsl)的寬頻射頻接入網的區域網路標準HiperiLAN2也把OFDM定為它的調製標準技術。
2001年，IEEE802.16通過了無線城域網標準，該標準根據使用頻段的不同，具體可分為視距和非視距兩種。其中，使用2一11GHz許可和免許可頻段，由於在該頻段波長較長，適合非視距傳播，此時系統會存在較強的多徑效應，而在免許可頻段還存在干擾問題，所以系統採用了抵抗多徑效應、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上有明顯優勢的OFDM調製，多址方式為OFDMA。而後，IEEE802.16的標準每年都在發展，2006年2月，IEEE802.16e(移動寬頻無線城域網接入空中接口標準)形成了最終的出版物。當然，採用的調製方式仍然是OFDM。
2004年11月，根據眾多移動通信運營商、製造商和研究機構的要求，3GPP通過被稱為LongTermEvolution(LTE)即“3G長期演進”的立項工作。項目以制定3G演進型系統技術規範作為目標。3GPP經過激烈的討論和艱苦的融合，終於在2005年12月選定了LTE的基本傳輸技術，即下行OFDM，上行SC(單載波關FDMA。OFDM由於技術的成熟性，被選用為下行標準很快就達成了共識。而上行技術的選擇上，由於OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些設備商認為會增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時間，一些則認為可以通過濾波，削峰等方法限制峰均比。不過，經過討論後，最後上行還是採用了SC一FDMA方式。擁有我國自主智慧財產權的3G標準一一TD-SCDMA在LTE演進計畫中也提出了TD一CDM一OFDM的方案B3G/4G是ITU提出的目標，並希望在2010年予以實現。B3G/4G的目標是在高速移動環境下支持高達100Mb/S的下行數據傳輸速率，在室內和靜止環境下支持高達IGb/S的下行數據傳輸速率。而OFDM技術也將扮演重要的角色。
採用正交頻分復用技術（OFDM），也可以提高電力線網路傳輸質量，它是一種多載波調製技術。傳輸質量的不穩定意味著電力線網路不能保證如語音和視頻流這樣的實時應用程式的傳輸質量。然而，對於傳輸突發性的Internet數據流它卻是個理想的網路。即便是在配電網受到嚴重干擾的情況下，OFDM也可提供高頻寬並且保證頻寬傳輸效率，而且適當的糾錯技術可以確保可靠的數據傳輸。
技術發展
OFDM的概念於20世紀50—60年底提出，1970年OFDM的專利被發表，其基本思想通過採用允許子信道頻譜重疊，但相互間又不影響的頻分復用（FDM）方法來並行傳送數據。OFDM早期的套用有AN/GSC_10高頻可變速率數傳數據機等。 早期的OFDM系統中，發信機和相關接收機所需的副載波陣列是由正弦信號發生器產生的，系統複雜且昂貴。1972年Weinstein和Ebert提出了使用離散傅立葉變換實現OFDM系統中的全部調製和調解功能的建議，簡化了振盪器陣列以及相關接收機本地載波之間嚴格同步的問題，為實現OFDM的全數位化方案做了理論上的準備。
80年代後，OFDM的調整技術再一次成為研究熱點。例如，在有線信道的研究中，Hirosaki於1981年用DFT完成的OFDM調整技術，試驗成功了16QAM多路並行傳送19.2kbit/s的電話線MODEM.
進入90年代，OFDM的套用又涉及到了利用移動調頻和單邊帶（SSB）信道進行高速數據通信，陸地移動通信，高速數字用戶環路（HDSL），非對稱數字用戶環路（ADSL）及高清晰度數位電視（HDTV）和陸地廣播等各種通信系統。
OFDM系統的套用
（1）數字聲廣播工程（DAB）
歐洲的數字聲廣播工程（DAB）－DABEUREKA147計畫已成功的使用了OFDM技術。為了克服多個基站可能產生的重聲現象，人們在OFDM的信號前增加了一定的保護時隙，有效的解決了基站間的同頻干擾，實現了單頻網廣播，大大減少了整個廣播占用的頻頻寬度。
（2）HFC網
HFC(Hybrid Fiber Cable)是一種光纖/同軸混合網。近來，OFDM被套用到有線電視網中，在幹線上採用光纖傳輸，而用戶分配網路仍然使用同軸電纜。這種光電混合傳輸方式，提高了圖像質量，並且可以傳到很遠的地方，擴大了有線電視的使用範圍。
（3）移動通信
