OFDM技术和跳频技术的发展研究现状

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OFDM技术的发展现状OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）作为一种高效率传输方式，从20世纪90年代开始被广泛应用到各种通信系统中，成为一种基础调制方案。69353

OFDM是从多载波调制（Multi-Carrier Modulation，MCM）技术发展而来，由开始应用到现在为止已经有60多年。

在上世纪五六十年代时期，美国军方开发出当时首个能够进行多载波调制的通信系统，但因为其构造繁杂、造价高昂，没有大规模投入使用。1961年，Franco和Lachs提出了正交多载波调制的基本原理[8]，为了抵抗时变信道造成的信号衰落，两人提出将信息流由高速串行分解为多个彼此独立的低速并行的传输方式，然后分别调制到若干个相互正交的载波上，构成一些窄带信息流进行并行传输。1966年，贝尔实验室的Robert W. Chang提出一种带宽受限的多信道传输方法[9]，其基本思想是子信道频谱部分重叠但又互不影响的载波采用频分复用的方法来并行传输数据，该方案成为OFDM系统的原型。他的同事Burton R. Saltzberg分析了该方案性能，指出这种正交并行传送方案设计之关键在于减少相邻信道间干扰[10]。在当时，OFDM系统要通过模拟电路产生多个载波实现并行传输，需要大量的正弦波发生器，滤波器，相干解调器等复杂且昂贵的器件，因此OFDM技术虽然被提出，但是发展缓慢。直到1971年，Weinstein和Ebert说明了可以使用离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）进行OFDM调制和解调[11]，使其子载波的生成方法变得简单，并解决了相干解调器本地载波之间严格同步的问题，使得全数字化实现OFDM成为可能。

二十世纪八十年代初，Peled与Ruiz提出采用循环前缀（Cyclic Prefix，CP）作为OFDM符号保护间隔[12]，使得OFDM数据经过多径衰落信道后依旧能保证各个子载波间相互正交。至此，OFDM基础调制技术实现方案已基本成形，这给OFDM无线通信系统提供了理论基石。在20世纪80年代中期，OFDM调制技术逐渐成为研究热点，并有研究机构开发出完整的基于OFDM技术的试验系统。1985年Cimini提出将OFDM用于无线通信的设想，并由贝尔实验室开发出试验样机[13]。从1990年开始，数字信号处理方式和大规模集成电路快速发展给OFDM技术被使用创造了有利的环境，快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）技术的广泛使用令OFDM方案在使用时变得不再像从前一样繁琐，OFDM调制方案获得了研究界和商业界很大注意和深入研究。OFDM被广泛应用于各种数字通信系统中，如数字音频广播（Digital Audio Broadcasting，DAB）系统、非对称数字用户线系统（Asymmetrical Digital Subscribe Line，ADSL）、数字视频广播（Digital Video Broadcasting，DVB）、无线局域网（Wirless Local Access Nerwork，WLAN）、第四代移动通信（4G）等。论文网

2 跳频技术的发展现状

跳频通信（Frequerncy Hopping Communication）是指系统的发送端和接收端同步地改变载波频率的通信方式。跳频通信技术的发展大致经过了如下历程。40年代末有了理论方面的研究，60年代开始研究攻关跳频关键技术，70年代末开始有相关跳频产品面世，80年代开始推广，90年代已有较为广泛的使用，21世纪开始高速进步。[14]在军事通信领域，电子对抗是跳频技术实际使用的第一个方向。现今，能够实现每秒频率跳变次数上千的跳频通信系统已经在军事领域有所应用。民用通信领域的应用日益受到人们的密切关注。

1990年以来，跳频技术逐步往民用通信领域发展和使用。无线通信领域方面，扩大信道容量为非常关键之问题。跳频以及扩频码分多址技术对于解决这个问题表现出显而易见的长处。研究以及实践论证，跳频通信技术能够将信道容量提高20倍。鉴于跳频通信有很多优秀性能，科研人员着眼于采用跳频通信技术来解决扩大信道容量的问题。