OFDM技术的模拟研究

    李芬

    

    

    摘要：正交频分复用技术是实现高速数据传输的一种有效手段，具有高频谱效率，高数据传输，强大的抗多径能力等优点，已经成为4G的核心技术。文章着重介绍了一些相关技术的发展背景和基本原理，着重讲解了基于导频信号的OFDM系统的导频信道估计算法，文章主要对梳状导频插入的Ls算法、LMMSE算进行重点研究分析。关键词：正交频分复用；通道估计；数据传输

    1.正交频分复用技术的特点

    优点：首先，正交频分复用（Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM）技术频谱利用率高，相对于传统的FDM技术，其利用子载波之间的正交性，带宽节省近一半，有很强的频谱优势。其次，可以作为非对称数字业务的传输技术，选择子信道的数目不同，其传输速率也不同。再次，能够有效地抵抗多径效应带来的码间干扰（InterSymbol Interference，ISI），ICI子信道间干扰（Inter-CarderInterference，ICI），主要用于其保护间隔，循环前缀。缺点：峰均比过高，对频偏比较敏感。

    2.OFDM在无线通道中的传输

    在常见的移动通信系统中，信号发射塔和终端机主要通过前向和下行这两种方式进行连结。终端机到信号发射塔的链接方式则是反向和上行这两种。在无线电信号的传输过程中，前向和反向这两种连结方式是不同类型的两种典型信道。不论是在哪种连结方式中，无线电的传播都会受到这两种通道不同形式的干扰。

    正是由于信号在传递过程中的复杂性，无线电信号在传输过程中会受到各种各样的干扰。只能通过多径传输的方式，使用多种多样的路径将信号送达收发端。无论其传递方式有多高的复杂程度，都可以归纳在反（散、绕）射这几种之间。在移动通信系统中，其信道是一种典型的时变通道，为了进一步研究通信信号在传输过程中的衰减情况。

    3.OFDM信道估计及其性能仿真

    3.1基于导频法的信道估计

    这种方法在实际应用中，最关键的技术就是插入导频。在对导频信号进一步考虑时，既要保证其位置可以达到要求，又要保证总数量不能很高。太远会导致信号与传递函数不匹配，总数量太大会降低效率。导频信号在帧中有固定的位置因素，其本身经由特定波形进行传输，必须满足二维采样的要求才能在信号收发端进行估算。

    4.性能比较与分析

    选择信道模型，分别在64子载波数，128子载波数条件下，用MATLAB对无估计的LS，MMSE算法对具体误码率（SER）和均方誤差（MSE）进行逐个模拟，得出数据如表1-2所示。

    从表1-2的数据可以分析出，LS算法比较简单、计算量较少，但在以上算法中，有着最高的误码率和均方误差，所以LS算法一般只适用于理论研究，或误码率不高的低数据速率传输系统。不适用于高速传输。与之相反的，LMMSE算法较为复杂，实现起来比较困难，但是误码率和均方误差都很低，数据传输的优势非常明显。

    5.结语

    随着4G和4G+技术的迅速普及，OFDM技术也在被迅速应用当中，已经成为4G+，5G等技术追求进一步发展的基础。它的优点非常广泛，比如说抵制频选衰减的影响、进一步提高现有频谱的使用效率、便于实现成品化设备，应用到实际当中，可以满足人们对通信技术和质量越来越高的要求。