無線通信中的OFDM技術與同步問題研究

崔娜

【摘要】 隨著科技的發展，時代的進步，無線通信逐漸由早期用于傳輸語音數據的功能擴展到各個領域。現在智能移動電話已經在移動通信中得到了廣泛應用，并且隨著用戶要求的不斷提高，無線通信在數據傳輸速度方面的發展也越來越快。通過本文對無線通信中OFDM技術以及同步問題的分析和研究，希望能夠為促進無線通信行業的發展起到一定積極作用。因此，加大對無線通信中OFDM技術的研究和分析將具有十分重要的現實意義。

【關鍵詞】 無線通信 OFDM技術 同步技術

OFDM技術運行的基本原理簡而言之就是降低子載波上符號的速率，通過將高速的數據流轉化為低速的數據流，將串行的數據流轉換成并行的數據流，達到在多個相互之間有正交關系的子載波上進行數據流傳輸的目的。也正是由于這種數據流的轉化方法，避免了子載波間出現干擾的現象，提高了頻帶的使用效率。

一、OFDM技術的同步問題分析

1.1 OFDM 同步模型分析

同步技術在無線通信領域中是非常關鍵的技術，其在OFDM系統中同樣重要。下圖為OFDM系統同步模型圖：

OFDM系統對于其信號的處理過程分為三個同步問題：第一，符號定時同步（FFT窗口準確位置的符號）；第二，樣值同步（數模與模數轉換時的時鐘采樣值）；第三，信道載波頻率同步（發射端和接收端的載波頻率）。同時OFDM系統同步模型也對每個同步在系統中的位置進行了表示。

1.2 OFDM 同步算法分析

1.非數據輔助算法。從信號的發送一直到其接收，在整個過程中，非數據輔助算法指的是這一過程不使用任何輔助符號而進行同步。這種算法通常是對自身循環前綴的使用來進行定時同步的。由于循環前綴在OFDM系統中的加入，使得前后數據都與其符號有了關系，這樣就可以利用關系進行定時同步。如果處理理想的信道環境下，非數據輔助算法的性能非常好，但是如果處于多徑衰落信道下，這種算法就不能克服ISI的影響，其性能的發揮也很差。

2.數據輔助算法分析。數據輔助算法是在OFDM符號中插入同步的訓練符號序列，其插入的位置一般是在一個或者一段 OFDM 符號的前面。加入訓練符號序列之后雖然會降低傳輸速率，但是卻能完成信道估計和同步估計。因此數據輔助算法能夠針對不同的業務需求，來選擇不同的訓練符號。與非數據輔助算法相比，數據輔助算法能夠實現多徑衰落信道中的較好的估計性能，因此其對于無線通信系統而言，更加適合。

3.訓練序列同步算法。發送信號的訓練符號在OFDM中是重復的，而且符號經受了相同的頻率偏移，這就使得相位差產生，即一個可以通過計算得到的相位差。訓練序列同步算法的下一步計算可以根據得到的相位差來進行頻偏估計。通過對重復發送的訓練符號數據塊進行捕獲和處理，接收端就能夠得到頻率偏移估計并同時獲得符號定時估計。

二、0FDM技術在光纖通信系統中的應用——基于IFFT/FFT的OFDM系統

一般地，傳統頻分復用系統（FDM）在規避載波互擾方面主要以增加保護頻帶的方式實現，該做法一定程度上無法保證頻譜有用率。正交頻分復用系統（0FDM）利用正交濾波器將不同子載波分割成為多組子信道，主要適用路數較多的情況。上世紀80年代初期，Weinstein和Ebert在多載波傳輸系統內引入DFT程序，以此為多路徑信道復合與分解打開了方便之門。同時，為有效規避多路徑信道引起0FDM符號間互相干擾（ISI）的問題，每組符號間均插入循環前綴（即Cyclic Prefix，CP），也就是把0FDM符號最后幾個碼元直接復制插入至自身前一位。若循環前綴（即Cyclic Prefix，CP）占用時間超過或等于最大的時延拓展Tmax，其說明多路徑信道的通信信號不會直接延伸至下個傳輸周期。我們認為循環前綴（即Cyclic Prefix，CP）可對應L組碼元，則將發送符號“S”以公式表示為：S={Xn-g，Xn-g+1，……Xn-1，X0，X1，……Xn-1}。經信道傳輸，接收客戶端移動符號“S”內前O個碼元，由此可得0FDM符號“Y”，“Y”由M組碼元共同構成。然后，經由“Y”檢測處理恢復最初信號。相較于同速率單載波系統，0FDM系統的子載波碼元寬度均為單載波碼元寬度的M倍，其信道時延拓展的性能更好，這樣說明了0FDM系統具有良好的抗干擾能力。

總結：目前，OFDM技術是無線通信領域的關鍵技術以及最具潛力技術之一。與其他無線傳輸技術相比，它具備自己獨特的優勢，適用于高速無線傳輸系統，目前已經在HDTV、無線寬帶接入、無線局域網以及DVB等系統中得到廣泛應用。由此，0FDM系統從其技術特點方面來看，儼然成為新一代光纖通信系統不可或缺的技術手段之一。

參 考 文 獻

[1]林燕.高速光纖通信系統中的OFDM調制解調技術的仿真與實現[J].通訊世界，2015（02）.

[2]郝耀鴻，李玉權，王榮.OFDM在長距離光傳輸系統色散補償中的應用[J]，電路與系統學報，2010（05）.