Wi-Fi產(chǎn)品中的OFDM技術(shù)

近年來(lái)，正交頻分復用(OFDM)技術(shù)因其可有效對抗多徑干擾(ISI)和提高系統容量而受到人們的極大關(guān)注，已在數字音頻廣播(DAB)、數字視頻廣播(DVB)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)，Wi-Fi產(chǎn)品中得到廣泛應用，是第四代移動(dòng)通信系統的有力競爭者。

OFDM技術(shù)的基本原理

正交頻分復用(OFDM)的基本原理就是把高速的數據流通過(guò)串并變換分解成若干子比特流，分配到傳輸速率相對較低的若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸。由于每個(gè)子信道中的符號周期會(huì )相對增加，因此可以減輕由無(wú)線(xiàn)信道的多徑時(shí)延擴展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對系統造成的影響。并且還可以在OFDM符號之間插入保護間隔，令間隔大于無(wú)線(xiàn)信道的最大時(shí)延擴展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑而帶來(lái)的符號間干擾。而且，一般采用循環(huán)前綴作為保護間隔，從而可以避免由多徑帶來(lái)的信道間干擾。同時(shí)OFDM 將發(fā)送的信息埋藏在載波系數中，其載波具有正交性，載波之間的頻譜可以相互交迭，提高了頻譜利用率。

OFDM的基本工作過(guò)程

在OFDM的發(fā)射部分，將串行碼元符號轉換成并行碼元符號，并行行數等于子載波數量，形成子載波符號序列;對每個(gè)子載波序列做編碼;將每個(gè)子載波符號轉化成復數的相位表現形式;將每個(gè)子載波符號序列調制在相應的IFFT BIN上，包括共軛部分的子載波序列;實(shí)施IFFF得到時(shí)域離散的OFDM信號采樣點(diǎn)。實(shí)現OFDM 調制的關(guān)鍵是子載波頻率和符號率的關(guān)系，子載波頻率以1/NT的整數倍分割，每個(gè)子載波的符號率為1/NT (symbols/sec)。每個(gè)子載波調制的效果使其呈現sin(x)/x形狀，sin(x)/x的0點(diǎn)落在頻率橫坐標的1/NT的各個(gè)整數倍上，每個(gè)子載波的頻譜峰值正對橫坐標的各個(gè)子載波頻率點(diǎn)k/NT上，一個(gè)載波頻率點(diǎn)正好落在其它子載波頻率對應的頻譜0點(diǎn)上，這意味著(zhù)發(fā)送過(guò)程中盡管各個(gè)載波的頻譜重疊，但互不干擾，子載波緊密相連使得帶寬利用率很高。數據經(jīng)過(guò)處理，轉換成模擬信號后就可以進(jìn)行上變頻調制，進(jìn)行發(fā)射。

OFDM技術(shù)的特點(diǎn)

OFDM技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以有效對抗多徑傳播造成的符號間干擾，其實(shí)現復雜度比采用均衡器的單載波系統小很多;在變化相對較慢的信道上，OFDM系統可以根據每個(gè)子載波的信噪比優(yōu)化分配每個(gè)子載波上傳送的信息比特，從而大大提高系統傳輸信息的容量;OFDM系統抗脈沖干擾的能力比單載波系統強。因為OFDM信號的解調是在1個(gè)很長(cháng)的符號周期內積分，從而使脈沖噪聲的影響得以分散;頻譜利用率高，OFDM信號由N個(gè)信號疊加而成，每個(gè)信號的頻譜均為sinc函數。

與傳統的單載波傳輸系統相比。OFDM的主要缺點(diǎn)是：對于載波頻率偏移和定時(shí)誤差的敏感程度比單載波系統高;OFDM系統中的信號存在較高的峰值平均功率比(PAPR)使得它對放大器的線(xiàn)性要求很高;為了實(shí)現相干解調，必須進(jìn)行信道估計。針對這些缺點(diǎn)，OFDM的3項關(guān)鍵技術(shù)即頻偏估計、降低峰平比和信道估計算法成為目前的3個(gè)研究熱點(diǎn)。

OFDM技術(shù)在Wi-Fi產(chǎn)品中的應用

IEEE 802.11a是OFDM應用于WLAN的標準。IEEE 802.11a工作在5GHz頻段。利用OFDM作為物理層技術(shù)?？商峁?Mb/s到54Mb/s的數據速率。為了恢復處于不同衰落環(huán)境的子載波上的信號。它在不同的子載波上采用不同碼率的編碼方式。主要有1/2、2/3、3/4三種碼率。其中1/2編碼器采用約束長(cháng)度為7的卷積編碼，生成多項式為 (133，171)，其他二種碼率通過(guò)對1/2編碼器進(jìn)行鑿孔獲得。下表給出IEEE 802.11a支持的8種模式，為了對比，表中還給出了HIPERLAN/2支持的7種模式。

IEEE 802.11a和HIPERLAN/2的工作模式