无线通信中的OFDM技术与同步问题研究

崔娜

【摘要】 随着科技的发展，时代的进步，无线通信逐渐由早期用于传输语音数据的功能扩展到各个领域。现在智能移动电话已经在移动通信中得到了广泛应用，并且随着用户要求的不断提高，无线通信在数据传输速度方面的发展也越来越快。通过本文对无线通信中OFDM技术以及同步问题的分析和研究，希望能够为促进无线通信行业的发展起到一定积极作用。因此，加大对无线通信中OFDM技术的研究和分析将具有十分重要的现实意义。

【关键词】 无线通信 OFDM技术 同步技术

OFDM技术运行的基本原理简而言之就是降低子载波上符号的速率，通过将高速的数据流转化为低速的数据流，将串行的数据流转换成并行的数据流，达到在多个相互之间有正交关系的子载波上进行数据流传输的目的。也正是由于这种数据流的转化方法，避免了子载波间出现干扰的现象，提高了频带的使用效率。

一、OFDM技术的同步问题分析

1.1 OFDM 同步模型分析

同步技术在无线通信领域中是非常关键的技术，其在OFDM系统中同样重要。下图为OFDM系统同步模型图：

OFDM系统对于其信号的处理过程分为三个同步问题：第一，符号定时同步（FFT窗口准确位置的符号）；第二，样值同步（数模与模数转换时的时钟采样值）；第三，信道载波频率同步（发射端和接收端的载波频率）。同时OFDM系统同步模型也对每个同步在系统中的位置进行了表示。

1.2 OFDM 同步算法分析

1.非数据辅助算法。从信号的发送一直到其接收，在整个过程中，非数据辅助算法指的是这一过程不使用任何辅助符号而进行同步。这种算法通常是对自身循环前缀的使用来进行定时同步的。由于循环前缀在OFDM系统中的加入，使得前后数据都与其符号有了关系，这样就可以利用关系进行定时同步。如果处理理想的信道环境下，非数据辅助算法的性能非常好，但是如果处于多径衰落信道下，这种算法就不能克服ISI的影响，其性能的发挥也很差。

2.数据辅助算法分析。数据辅助算法是在OFDM符号中插入同步的训练符号序列，其插入的位置一般是在一个或者一段 OFDM 符号的前面。加入训练符号序列之后虽然会降低传输速率，但是却能完成信道估计和同步估计。因此数据辅助算法能够针对不同的业务需求，来选择不同的训练符号。与非数据辅助算法相比，数据辅助算法能够实现多径衰落信道中的较好的估计性能，因此其对于无线通信系统而言，更加适合。

3.训练序列同步算法。发送信号的训练符号在OFDM中是重复的，而且符号经受了相同的频率偏移，这就使得相位差产生，即一个可以通过计算得到的相位差。训练序列同步算法的下一步计算可以根据得到的相位差来进行频偏估计。通过对重复发送的训练符号数据块进行捕获和处理，接收端就能够得到频率偏移估计并同时获得符号定时估计。

二、0FDM技术在光纤通信系统中的应用——基于IFFT/FFT的OFDM系统

一般地，传统频分复用系统（FDM）在规避载波互扰方面主要以增加保护频带的方式实现，该做法一定程度上无法保证频谱有用率。正交频分复用系统（0FDM）利用正交滤波器将不同子载波分割成为多组子信道，主要适用路数较多的情况。上世纪80年代初期，Weinstein和Ebert在多载波传输系统内引入DFT程序，以此为多路径信道复合与分解打开了方便之门。同时，为有效规避多路径信道引起0FDM符号间互相干扰（ISI）的问题，每组符号间均插入循环前缀（即Cyclic Prefix，CP），也就是把0FDM符号最后几个码元直接复制插入至自身前一位。若循环前缀（即Cyclic Prefix，CP）占用时间超过或等于最大的时延拓展Tmax，其说明多路径信道的通信信号不会直接延伸至下个传输周期。我们认为循环前缀（即Cyclic Prefix，CP）可对应L组码元，则将发送符号“S”以公式表示为：S={Xn-g，Xn-g+1，……Xn-1，X0，X1，……Xn-1}。经信道传输，接收客户端移动符号“S”内前O个码元，由此可得0FDM符号“Y”，“Y”由M组码元共同构成。然后，经由“Y”检测处理恢复最初信号。相较于同速率单载波系统，0FDM系统的子载波码元宽度均为单载波码元宽度的M倍，其信道时延拓展的性能更好，这样说明了0FDM系统具有良好的抗干扰能力。

总结：目前，OFDM技术是无线通信领域的关键技术以及最具潜力技术之一。与其他无线传输技术相比，它具备自己独特的优势，适用于高速无线传输系统，目前已经在HDTV、无线宽带接入、无线局域网以及DVB等系统中得到广泛应用。由此，0FDM系统从其技术特点方面来看，俨然成为新一代光纤通信系统不可或缺的技术手段之一。

参 考 文 献

[1]林燕.高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现[J].通讯世界，2015（02）.

[2]郝耀鸿，李玉权，王荣.OFDM在长距离光传输系统色散补偿中的应用[J]，电路与系统学报，2010（05）.