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在無線通信技術(shù)不長的發(fā)展歷史中，每個發(fā)展階段都曾出現(xiàn)過風(fēng)行一時的核心技術(shù)。
過去的十年似乎成為了CDMA(碼分多址技術(shù))的時代，以CDMA為核心的IS-95系統(tǒng)成為2G技術(shù)的重要組成部分，3G技術(shù)更是成了CDMA的一統(tǒng)天下。
但是，近幾年來，隨著下一代無線通信系統(tǒng)的研發(fā)，OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)大有取而代之之勢。從WLAN到WiMAX、Flash-OFDM，從LTE到B3G，還有UWB，OFDM幾乎成了新一代無線通信技術(shù)的標(biāo)志。
這種革命性的變化因何而起？OFDM的制勝因素在何處呢？
OFDM技術(shù)優(yōu)勢
OFDM技術(shù)之所以有代替CDMA，成為新一代無線通信核心技術(shù)的趨勢，是因為它具有如下的優(yōu)點：
頻譜效率高
由于FFT處理使各子載波可以部分重疊，理論上可以接近Nyquist極限。以O(shè)FDM為基礎(chǔ)的多址技術(shù)OFDMA(正交頻分多址)可以實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)各用戶之間的正交性，從而有效地避免了用戶間干擾。這使OFDM系統(tǒng)可以實現(xiàn)很高的小區(qū)容量。
帶寬擴展性強
由于OFDM系統(tǒng)的信號帶寬取決于使用的子載波的數(shù)量，因此OFDM系統(tǒng)具有很好的帶寬擴展性。小到幾百kHz，大到幾百MHz，都很容易實現(xiàn)。尤其是隨著移動通信寬帶化(將由￡5MHz增加到最大20MHz)，OFDM系統(tǒng)對大帶寬的有效支持，成為其相對于單載波技術(shù)(如CDMA)的“決定性優(yōu)勢”。
抗多徑衰落
由于OFDM將寬帶傳輸轉(zhuǎn)化為很多子載波上的窄帶傳輸，每個子載波上的信道可以看作水平衰落信道，從而大大降低了接收機均衡器的復(fù)雜度。相反，單載波信號的多徑均衡的復(fù)雜度隨著帶寬的增大而急劇增加，很難支持較大的帶寬(如20MHz)。
頻譜資源靈活分配
OFDM系統(tǒng)可以通過靈活的選擇適合的子載波進行傳輸，來實現(xiàn)動態(tài)的頻域資源分配，從而充分利用頻率分集和多用戶分集，以獲得最佳的系統(tǒng)性能。
實現(xiàn)MIMO技術(shù)較簡單
由于每個OFDM子載波內(nèi)的信道可看作水平衰落信道，多天線(MIMO)系統(tǒng)帶來的額外復(fù)雜度可以控制在較低的水平(隨天線數(shù)量呈線性增加)。相反，單載波MIMO系統(tǒng)的復(fù)雜度與天線數(shù)量和多徑數(shù)量的乘積的冪成正比，很不利于MIMO技術(shù)的應(yīng)用。
OFDM技術(shù)實現(xiàn)中的問題
雖然基于上述優(yōu)點，OFDM已成為新一代無線通信最有競爭力的技術(shù)，但這種技術(shù)也存在一些內(nèi)在的局限和設(shè)計中必須注意的問題：
子載波的排列和分配
OFDM子載波可以按兩種方式排列：集中式(Locolized)和分布式(Distributed)。
集中式即將若干連續(xù)子載波分配給一個用戶，這種方式下系統(tǒng)可以通過頻域調(diào)度(scheduling)選擇較優(yōu)的子載波組(用戶)進行傳輸，從而獲得多用戶分集增益。
另外，集中方式也可以降低信道估計的難度。但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶平均性能略差。
分布式系統(tǒng)將分配給一個用戶的子載波分散到整個帶寬，從而獲得頻率分集增益。但這種方式下信道估計較為復(fù)雜，也無法采用頻域調(diào)度。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)實際情況在上述兩種方式中靈活進行選擇。
PAPR問題
OFDM系統(tǒng)由于發(fā)送頻域信號，峰平比(PAPR)較高，從而會增加了發(fā)射機功放的成本和耗電量，不利于在上行鏈路實現(xiàn)(終端成本和耗電量受到限制)。在未來的上行移動通信系統(tǒng)中，很可能將采用改進型的OFDM技術(shù)，如DFT-S(離散傅麗葉變換擴展)-OFDM或帶有降PAPR技術(shù)(子載波保留、削波)的OFDM。
頻偏問題和相位噪聲
OFDM系統(tǒng)由于子載波寬度較窄，對頻偏和相位噪聲敏感(導(dǎo)致子載波間正交性惡化)。因此OFDM子載波寬度必須仔細選定，既不能太大(頻譜效率較低)，也不能太小(難以支持高速移動)。
信道估計和導(dǎo)頻設(shè)計
OFDM系統(tǒng)的信道估計，從某種意義上講，比單載波復(fù)雜。需要考慮在獲得較高性能的同時盡可能減小開銷。因此導(dǎo)頻插入的方式(時分復(fù)用還是頻分復(fù)用)及導(dǎo)頻的密度都需要認真考慮。
多小區(qū)多址和干擾抑制
OFDM系統(tǒng)雖然保證了小區(qū)內(nèi)用戶間的正交性，但無法實現(xiàn)自然的小區(qū)間多址(CDMA則很容易實現(xiàn))。
如果不采取任何額外設(shè)計，系統(tǒng)將面臨嚴重的小區(qū)間干擾(WiMAX系統(tǒng)就因缺乏這方面的考慮而可能為多小區(qū)組網(wǎng)帶來困難)。可能的解決方案包括：跳頻OFDMA、小區(qū)間頻域協(xié)調(diào)、干擾消除等。
OFDM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
較早采用OFDM技術(shù)包括DAB(數(shù)字廣播)和DVB(數(shù)字電視)。隨后，寬帶無線接入系統(tǒng)IEEE802.11g/a、802.16d/e、802.20(可能基于Flash-OFDM)也以O(shè)FDM/OFDMA技術(shù)為基礎(chǔ)。
同時，目前正在研發(fā)的3GPPLTE(長期演進)技術(shù)也很可能選用OFDM及其改進型(下行OFDM、上行DFT-S-OFDM)作為基本多址技術(shù)。
另外,近距離通信IEEE802.15.3aUWB技術(shù)的兩個備選方案之一也采用了MB(多載波)-OFDM。預(yù)計未來的B3G技術(shù)也將基于OFDM。
總之，目前無線通信領(lǐng)域所有的新興技術(shù)幾乎都以O(shè)FDM為核心，OFDM技術(shù)已經(jīng)成為下一代無線通信技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)。
----《通信產(chǎn)業(yè)報》
