OFDM移动通信技术原理与应用分析

范莉花

摘 要：现代通信系统中移动通信技术是重要的部分，OFDM在无线通信中得到了较好的引用，尤其是近些年来备受关注。文章主要分析了OFDM的基本原理及相关技术，探讨了其在无线通信系统中的具体应用。

关键词：OFDM；移动通信技术；原理

随着现代移动通信技术的不断发展，通信系统得到了很大的发展，尤其是近些年来现代信息技术的不断发展进步，人们也更加重视研究多载波调制技术。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术也是在现代信息技术的基础上发展起来的，主要是在数字信号处理技术的基础上对数字传输方式的研究，该项技术的应用开始于20世纪60年代，到了70年代人们采用傅氏变换实现多载波调制，该项技术也从研究阶段逐渐走向实用阶段。20世纪以来，数字信号处理技术得到了发展，高速信息化的建设，带动了正交频分复用技术的深入发展。

1 多载波调制分析

无线电信号在移动信道中会有不同程度的衰减和损害，这些损害主要包括：（1）信号的传输距离决定了其在空间的传播损耗；（2）在传播环境中地形变化、建筑物或者其他障碍物会对电波产生遮蔽作用，带来的信号衰落现象；（3）因信号在传输中出现的直射、反射或者是折射现象，从而出现不同路径的传播，多径移动信道中存在扩展的现象，在传播中，传播损耗和阴影的衰落会影响到无线区域的覆盖，采取合理的设计措施能减少其对信号传播带来的不利影响，多径衰落如果出现严重的问题，会影响到整个信号的传播质量，解决这些问题多采用的是多载波调制技术[1]。多載波调制时，一般将传输的高速数据分解成低速率的多个数据流，且用这些数据流调制多个载波。多载波调制中，子信道中的数据传输的速率也会降低，同时会增加信号波形的周期，多载波调制可以经过多种技术措施来实现，OFDM技术是该项研究中的重点。

2 OFDM系统

近些年来，OFDM系统在发展中得到了越来越多的关注，究其原因，这主要是因为OFDM系统具有较强的优势。但是在发展研究中，需要对OFDM整个系统的发展做全面的分析，了解其优势和不足。

2.1 优势

（1）该系统能将高速数据流运用串并进行转换，让每一个子载波上的数据符号持续长度相对增加，这样能很大程度上减小无线信道的时间，这样也能有效减小接受机内均衡发展的复杂程度，有的时候不需要采用均衡器，采用循环前缀的方法，消除其带来的不利影响。

（2）传播的频分多路传输中，可以把频带分为多个不相交的子信道传输并行的数据流，在接收端用滤波器分离子信道。这种技术措施主要是简单和直接，但是对频谱的利用率比较低，子信道之间需要留下充足的保护频带，但是多个滤波器实现中也存在一定的困难。在OFDM系统中，子载波之间存在正交性，可以允许子信道的频谱出现相互重叠的现象，因此，系统和常规的频道相比，OFDM系统能更好更充分地利用频谱资源。

（3）在子信道中，正交调制和解调可以采用离散傅里叶逆变换（Inverse Discrete Fourier Transform，IDFT）等方法实现，对于比较庞大的数据流，一般可以采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）实现，大规模的集成电路技术，技术措施比较容易实现。

（4）无线数据业务一般存在不对称性，也就是下行链路中传输的数量一般要比上行链路中的数据传输量更大，如在网络中的网页浏览、文件下载等，同时，移动终端的功率一般会小于1 W，在大蜂窝环境下，传输速度比较低，基站发送公路一般比较大，可能提供较快的传输速率。因此，从用户的使用角度和数据业务发展角度，或者是移动通信系统自身的角度来看，都需要借助物理层来支持非对称性的高速数据的传输，OFDM系统可以更好地借助使用不同数量的子信道，从而确保上行链路和下行链路中不同传输速率的出现。

（5）因无线信道对频率选择性比较强，不是所有的子载波都可以同时处在比较深的衰落中，因此，能通过动态比特分配或动态子信道分配的方法，充分借助信号比较高的子信道，从而提升整个系统的性能和稳定性，对用户系统来讲，可能对一个用户来讲其不实用的子信道，但是对其他用户来讲能是比较好的一个子信道，因此，如果一个子信道不是对所有的用户都无法使用，则不需要关闭这个子信道，但是一般不会出现所有子信道都不合适的概率。

（6）OFDM系统中，对多种接入方法的限制比较少，很容易和不同的多种方法结合进行使用，从而构成OFDMA系统，这其中包括多载波分多址、调频等，能确保多个用户同时借助OFDM技术进行信息的传递[2-4]。

2.2 缺点

2.2.1 容易受到频率偏差的影响

因子信道的频谱会出现相互覆盖的问题，这样对子信道之间的正交性提出了比较严格的要求，然而因无线信道的存在，具有变化性，在传输中，会存在无线信号和频率的偏移问题，因发射机载波频率和接收机本地振荡器之间的频率存在偏差，会使该系统子载波之间正交性存在破坏问题，最终引起子信道之间的信号出现互相干扰的现象，这也是该系统的主要缺点。

2.2.2 存在比较高的峰值平均功率化

和单载波系统比较起来，多载波调制系统的输出一般是子信道信号的叠加，因此多个信号的相位出现一致的情况，这种叠加信号所产生的功率会远高于信号的平均功率，最终出现比较高的峰值平均功率比，这就对发射机内部放大器的线形提出了更高的要求，放大器的动态范围如果不能适应信号的变化，这样会对信号传输产生很大的影响甚至是畸变，也导致叠加信号的频谱发生很大的变化，引起子信道信号的正交性受到破坏，从而产生干扰，带来系统的恶性循环[5]。

3 OFDM技术的应用

OFDM技术起初主要是应用在军事高频传输中，在多年的发展中，逐渐被应用在多个领域的发展中且发挥着重要的作用，新的发展阶段，该项技术的研究也备受重视，人们越来越重视对该项技术发展和实际应用的分析，且逐渐渗透到社会发展的多个领域。

3.1 数字音频广播

数字音频广播的发展是近些年来，在调频调幅之后新的广播体制，主要是借助OFDM调制技术，对传统的无线广播应用效果进行探讨，这些与传统的调频调幅广播相比，具有覆盖面更广泛，音频品质更加优良的优点，以免多路的广播受到干扰，频谱和功率较高的特点，这项技术在我国已经得到了良好的应用发展，已经逐渐取代了传统的调频广播。

3.2 高清晰度的电视

当前电视信息技术的发展中，全数字高清晰度的电视传输系统调制技术中，采用OFDM技术，能有效提升对频谱的利用率，从而提升信号抗干扰的能力，进而更好地满足电视传输的要求。能有效抵抗地面传输中的各种干扰，这也被越来越多的国家认可，我国在传输方案的设计和计算模拟中，也完成了系统的硬件和软件设计。

3.3 移动通信技术的应用发展

OFDM技术和现代多种信息技术的发展结合，如与现代计算机处理技术，信道编码技术等多种技术，从而能有效对抗信号串扰的干扰，能将多载波技术和其他信息技术结合，一方面能简化系统设备，确保系统的稳定性和系统的整体性能，另一方面能有效抵抗外界因素对信号的干扰，这样才能更好地推动移动通信技术的发展和更广泛的应用[6-8]。

4 结语

综上所述，经济社会的不断发展，信息技术时代已经到来，信息的传输和发展在现代社会发展中发挥着重要的作用，人们生活水平的不断提升，人们对通信技术的需求也越来越高，移动通信技术已经成为现代通信技术中不可忽视的重要部分，现代通信技术的发展研究，要结合移动通信技术的发展历史，充分了解通信技术当前发展的特点和现状，积极建设移动通信新体制，在此基础上通过不同的方法解决高速信息流在无线信道中的传输问题，加强对关键技术的分析，为更多样的媒介业务和更快的网络浏览提供更多的技术支持，从而更好地推动移动通信技术在更多范围内的有效应用。

[参考文献]

[1]张虹琼.5G移动通信技术現状与发展趋势[J].科学技术创新，2018（35）：98-99.

[2]张红河.4G-LTE技术在移动通信工程中的应用研究[J].现代信息科技，2018（12）：65-66.

[3]黄光亚，徐倩，邓小飞.信息技术在高校理工科专业课程教学中的应用—以《移动通信》课程教学为例[J].教育教学论坛，2018（49）：259-260.

[4]常海成.数据挖掘技术在移动通信网络优化中的应用研究[J].信息技术与信息化，2018（11）：208-209.

[5]陶岗.第四代移动通信系统架构及关键技术[J].信息与电脑（理论版），2018（21）：151-152.

[6]顾昕钰.未来移动通信网络智能优化技术研究[J].信息通信技术与政策，2018（11）：20-25.

[7]曾晓敏.移动通信技术在物联网中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（19）：28.

[8]蒋漪涟，牛永刚.基于校企深度融合的移动通信技术专业人才培养模式的创新与实践[J].电脑知识与技术，2018（27）：144-146.