OFDM技术

LTE标准体系中最基础、最复杂的是物理层。物理层技术中受DSP芯片技术制约较大，且实现较为困难的有：OFDM和MIMO。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种正交频分复用技术，由多载波技术MCM（Multi-Carrier Modulation,多载波调制）发展而来。OFDM既属于调制技术也属于复用技术。OFDM是真正适用于宽带传输的技术，LTE采用OFDM，空中接口的处理相对简单，有利于设计全新的物理层架构，有利于使用更大的带宽，有利于更高阶的MIMO（多输入多输出）技术的实现，降低终端的复杂性，方便实现LTE确定的演进目标。

OFDM本质上是一个频分复用FDM（Frequency Division  Multiplexing）。传统的频分复用如图1所示，用收音机接收广播时，不同的广播电台使用不同的频率，经过带通滤波器把想要听的广播电台接收下来。

图1 传统频分复用

在1G、2G、3G中都使用了FDM技术。将整个系统的频带划分为多个带宽相互隔离的子载波，接收端的必备器件是滤波器，通过滤波器将所需的子载波信息接收下来。而且还要加入一定的保护带宽间隔来隔离不同的子载波，这样虽避免了不同载波的互相干扰，但牺牲了频带利用率（也叫频谱效率），并且当子载波数很多时滤波器的实现就非常困难了。

OFDM利用相互正交的子载波实现多载波通信，它也是一种FDM，但它克服了传统FDM频率利用效率低的缺点，接收端并不需要滤波器区分子载波。在基带相互正交的子载波就是类似和的正弦波和余弦波，属于基带调制部分。然后，基带相互正交的子载波再调制在射频载波上，成为可以发射出去的射频信号。

在接收端，将信号从射频载波上解调下来，然后在基带用相应的子载波通过码元周期内的积分把原始信号解调出来。基带其他子载波信号与信号解调所用的子载波由于在一个码元周期内积分结果为0（相互正交），所以不会对信息的提取产生影响。整个OFDM调制/解调过程如图2所示。

图2 OFDM调制/解调 过程

子载波之间的频率间隔为OFDM符号周期的倒数，每个子载波的频谱都是sinc()函数。该函数以子载波频率间隔为周期反复地出现零值，这个零值正好落在了其他子载波的峰值频率处，所以对其他子载波的影响为零。

经过基带多个频点子载波调制的多路信号，在频域中是频谱相互交叠的子载波。由于这些子载波相互正交(解调时不同子载波在一个码元周期内积分的结果为0)，原则上彼此携带的信息互不影响。在接收端，通过相应的射频解调和基带解调过程，可以恢复出原始的多路方波信号。