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摘 要：在通信系统中一直存在着频率选择性的衰落、噪声的干扰、码间串扰等困扰。这些问题在一定程度上会使通信系统的性能和质量受到严重的影响。正交频分复用技术OFDM的应用，对用于抵抗外界干扰较差的地方的传输介质起到良好的作用。本文详细研究该技术的基本原理、特点以及在应急通信系统的运用。
关键词：正交频分复用技术；信道载波；频谱利用率
一、OFDM的基本原理
OFDM信号发送器的基本原理是：将用户的信号通过串行的方式以频率为R码字/秒输入给发送器，这些R码经过识别会被优先送入到并行变换器中，将串行输入的信号输出在N条线路上。之后，该OFDM码会进行快速的傅里叶逆变换，这可以将频域离散的数据顺理成章的转化成时域离散的数据。OFDM的接收机实质就是一组解调器，这个解调器的功能很强大，可以将不同的载波调制零频，也可以将不同的载波调制零频得相反方向。子载波的数量是与OFDM的高数据速率有关系的，两者之间的关系是很微妙的，增加子载波的数目能够提高数据的传输速率，减少子载波的数目能够减少数据的传输速率。OFDM的每个频带的调制方法是不相同的，这样就增加了系统的灵活性，通过变换调制方法增加系统的稳定性。因此，OFDM的基本原理适用于多用户的、较高的灵活度以及较高的利用率的通信系统。？OFDM应运到各个领域提供了广阔的研究空间。
二、OFDM技术的优点
（一）频带利用率高。OFDM技术不只是利用传统的保护频带分离子信道的方式，来提高的频率利用的效率，它允许将子载波作为重叠的正交子信道。在相同的带宽下，频谱利用的高低直接影响到了子载波的数目。而相邻的子载波间的频谱是相互正交重叠的，当载波的间隔可以达到最小值时，这就使得OFDM技术在使用相同的频带时具有更高的频谱利用率。
（二）衰落性能强。由于应急通讯系统的自身一些特征，信号在传输时会出现衰落的现象。如何解决这种现象？系统均衡是解决信道衰落的有效方法，但是成本是一个很大的门槛。但是当一般的衰落的环境下，系统均衡并不是有效的改善OFDM系统的性能的方法。因为均衡的实质是码间干扰将以多径信道的形式来得以补偿，然而OFDM系统本身就已经利用了多径信道的分集的特性，因此在衰落的环境下，OFDM系统是不做均衡的。采用OFDM调制使每个子信道的速率变动比较低，从而可以达到均衡的状态，这是可以实现的。OFDM技术可以通过子信道的打开和关闭的两种方式来实现信道的衰落。根据不同的工作运营时期，OFDM系统将在所有的子信道上都发送数据对频段的影响是不一样的，通过调节子载波的信号，从而避免了因衰落而引发的误码。
（三）适合高速数据传输。OFDM技术是可以使不同的子载波，按照信道情况的不同与噪音背景的不同的调制方式，来使用调制机制。OFDM的信道分两种情况，一种是当OFDM的信道条件好的时候，可以采用效率较高的调制方式来处理；另一种是当OFDM的信道条件不好的时候，可以采用抗干扰能力较强的调制方式来处理。当OFDM采用加载算法时，可以让系统把更多的数据收集起来，并对数据进行分类归纳后放在条件较好的信道上，用高速率的方式进行传送数据。
（四）抗码间干扰（ISI）能力强。在数字通信系统中面临着噪声干扰与码间干扰两种干扰，码间干扰与噪声干扰在实质上还有本质不同的，码间干扰是一种乘性的干扰，而噪声干扰是一种加性的干扰。码间干扰无处不在，主要是传输的信道频带是有限的，也受到一些无形的影响。
三、OFDM技术在应急通信系统中的运用
（一）应急通信基站、卫星定位。依托OFDM技术建立的系统基站，实现有线宽带与无线宽带的有效衔接，进一步优化无线宽带作用，无形提高了应急通信系统的工作效率。当出现应急突发事故的时候，借助宽带将系统基站部署在变电站或者通信站中，与站内的通信网相连接，也为维护人员进行后期工作提供参考。卫星定位功能为维护人员提供立体化、可视化的地图，使得应急通信车能够及时检测到信号的发生地并顺利赶到事故现场进行维修。
（二）应急通信车载系统。当突发事故发生时，为了把损失降到最低，车载系统会发挥它特有的功能，快速赶到现场，并搭建应急通信系统，把事故现场的信息第一时间传输到指挥中心，保证指挥中心真实可靠的获取事故现场信息，及时有效的制定应急措施，降低事故造成的损失。车载系统功能主要包括以下三个部分：（1）视频采集功能。车载系统中的视频采集功能具有一些系统中的视频采集系统不具有的特点，如低成本、易建设、灵活性高等，这些特点也成为应急视频监视的重要手段。它分成单兵系统与通信车进行视频采集两种方式。单兵系统适用环境具有广泛性，采集信息图像立体感强、清晰直观，并利用
OFDM系统将采集到的信息传到通信车。通信车接收到相关信息后，再通过无线网络传输的方式传输至应急指挥中心。（2）数据传输功能。在OFDM技术的支持上，车载系统通过无线网络、光纤链路或者卫星定位系统，实现无线数据传输的功能，并与应急指挥中心相连接，满足不同环境下数据传输的要求。移动端、PC端等设备可以利用无线网络进行搜集相关信号，与应急通信车所需数据传输相连接，以满足系统的需求。由于OFDM 具有较高的抗衰落等相关特性，可以依据子载波信号情况来判断通信管道和分配通信管道，防止通信渠道受到干扰，优质高效的进行数据传输。（3）视频会议功能。车载系统中的视频会议功能大大增加了应急通信功能，该功能为突发事件的决策提供一个会议空间，相关用户可以通过视频会议终端进行现场视频会议，并进行现场讨论并集体决策。但是一些缺点，如数据量较大、稳定性差、算法繁琐困扰着应急通信系统。在OFDM 技术支持下的WiMAX 系统大大的对以上缺点进行改观，提高了视频信息的清晰度、流畅度及传输速率。
（三）应急通信指挥系统。所谓的应急通信指挥系统是指该系统通过收集和分析采集的数据，并对数据统计分析，按照应急方案进行一系列的应急控制措施，这些措施是指挥中心重要的决策依据，最终形成预警、预防、处理及善后的一整套应急体系。该系统可以实现人、车、指挥中心的三位一体的运行程序。事故救援队伍可利用应急通信系统采集事故现场的画面和数据传输至应急指挥中心。救援专家给出可实施的救援方案，以对救援队伍提供可行的救援指导，保证故障的有效处理。
结论：OFDM系统可以作为一种有效的对抗信号波形间干扰的传输技术，OFDM系统具有其自身的优势和良好的性能，因此在很多的领域得到了广泛的应用。OFDM系统的无形优势将会让越来越多的人对该系统产生兴趣，大部分人把精力放在应急通讯系统的OFDM技术的开发上，市场前景非常广阔的。
参考文献：
[1] 杨小妹，杨少军. 一种新的MIMO-OFDM同步技术研究[J]. 广东通信技术. 2007（02）
[2] 罗艳. OFDM系统中时频同步技术的应用研究[D]. 重庆大学 2010
关键词：正交频分复用技术；信道载波；频谱利用率
一、OFDM的基本原理
OFDM信号发送器的基本原理是：将用户的信号通过串行的方式以频率为R码字/秒输入给发送器，这些R码经过识别会被优先送入到并行变换器中，将串行输入的信号输出在N条线路上。之后，该OFDM码会进行快速的傅里叶逆变换，这可以将频域离散的数据顺理成章的转化成时域离散的数据。OFDM的接收机实质就是一组解调器，这个解调器的功能很强大，可以将不同的载波调制零频，也可以将不同的载波调制零频得相反方向。子载波的数量是与OFDM的高数据速率有关系的，两者之间的关系是很微妙的，增加子载波的数目能够提高数据的传输速率，减少子载波的数目能够减少数据的传输速率。OFDM的每个频带的调制方法是不相同的，这样就增加了系统的灵活性，通过变换调制方法增加系统的稳定性。因此，OFDM的基本原理适用于多用户的、较高的灵活度以及较高的利用率的通信系统。？OFDM应运到各个领域提供了广阔的研究空间。
二、OFDM技术的优点
（一）频带利用率高。OFDM技术不只是利用传统的保护频带分离子信道的方式，来提高的频率利用的效率，它允许将子载波作为重叠的正交子信道。在相同的带宽下，频谱利用的高低直接影响到了子载波的数目。而相邻的子载波间的频谱是相互正交重叠的，当载波的间隔可以达到最小值时，这就使得OFDM技术在使用相同的频带时具有更高的频谱利用率。
（二）衰落性能强。由于应急通讯系统的自身一些特征，信号在传输时会出现衰落的现象。如何解决这种现象？系统均衡是解决信道衰落的有效方法，但是成本是一个很大的门槛。但是当一般的衰落的环境下，系统均衡并不是有效的改善OFDM系统的性能的方法。因为均衡的实质是码间干扰将以多径信道的形式来得以补偿，然而OFDM系统本身就已经利用了多径信道的分集的特性，因此在衰落的环境下，OFDM系统是不做均衡的。采用OFDM调制使每个子信道的速率变动比较低，从而可以达到均衡的状态，这是可以实现的。OFDM技术可以通过子信道的打开和关闭的两种方式来实现信道的衰落。根据不同的工作运营时期，OFDM系统将在所有的子信道上都发送数据对频段的影响是不一样的，通过调节子载波的信号，从而避免了因衰落而引发的误码。
（三）适合高速数据传输。OFDM技术是可以使不同的子载波，按照信道情况的不同与噪音背景的不同的调制方式，来使用调制机制。OFDM的信道分两种情况，一种是当OFDM的信道条件好的时候，可以采用效率较高的调制方式来处理；另一种是当OFDM的信道条件不好的时候，可以采用抗干扰能力较强的调制方式来处理。当OFDM采用加载算法时，可以让系统把更多的数据收集起来，并对数据进行分类归纳后放在条件较好的信道上，用高速率的方式进行传送数据。
（四）抗码间干扰（ISI）能力强。在数字通信系统中面临着噪声干扰与码间干扰两种干扰，码间干扰与噪声干扰在实质上还有本质不同的，码间干扰是一种乘性的干扰，而噪声干扰是一种加性的干扰。码间干扰无处不在，主要是传输的信道频带是有限的，也受到一些无形的影响。
三、OFDM技术在应急通信系统中的运用
（一）应急通信基站、卫星定位。依托OFDM技术建立的系统基站，实现有线宽带与无线宽带的有效衔接，进一步优化无线宽带作用，无形提高了应急通信系统的工作效率。当出现应急突发事故的时候，借助宽带将系统基站部署在变电站或者通信站中，与站内的通信网相连接，也为维护人员进行后期工作提供参考。卫星定位功能为维护人员提供立体化、可视化的地图，使得应急通信车能够及时检测到信号的发生地并顺利赶到事故现场进行维修。
（二）应急通信车载系统。当突发事故发生时，为了把损失降到最低，车载系统会发挥它特有的功能，快速赶到现场，并搭建应急通信系统，把事故现场的信息第一时间传输到指挥中心，保证指挥中心真实可靠的获取事故现场信息，及时有效的制定应急措施，降低事故造成的损失。车载系统功能主要包括以下三个部分：（1）视频采集功能。车载系统中的视频采集功能具有一些系统中的视频采集系统不具有的特点，如低成本、易建设、灵活性高等，这些特点也成为应急视频监视的重要手段。它分成单兵系统与通信车进行视频采集两种方式。单兵系统适用环境具有广泛性，采集信息图像立体感强、清晰直观，并利用
OFDM系统将采集到的信息传到通信车。通信车接收到相关信息后，再通过无线网络传输的方式传输至应急指挥中心。（2）数据传输功能。在OFDM技术的支持上，车载系统通过无线网络、光纤链路或者卫星定位系统，实现无线数据传输的功能，并与应急指挥中心相连接，满足不同环境下数据传输的要求。移动端、PC端等设备可以利用无线网络进行搜集相关信号，与应急通信车所需数据传输相连接，以满足系统的需求。由于OFDM 具有较高的抗衰落等相关特性，可以依据子载波信号情况来判断通信管道和分配通信管道，防止通信渠道受到干扰，优质高效的进行数据传输。（3）视频会议功能。车载系统中的视频会议功能大大增加了应急通信功能，该功能为突发事件的决策提供一个会议空间，相关用户可以通过视频会议终端进行现场视频会议，并进行现场讨论并集体决策。但是一些缺点，如数据量较大、稳定性差、算法繁琐困扰着应急通信系统。在OFDM 技术支持下的WiMAX 系统大大的对以上缺点进行改观，提高了视频信息的清晰度、流畅度及传输速率。
（三）应急通信指挥系统。所谓的应急通信指挥系统是指该系统通过收集和分析采集的数据，并对数据统计分析，按照应急方案进行一系列的应急控制措施，这些措施是指挥中心重要的决策依据，最终形成预警、预防、处理及善后的一整套应急体系。该系统可以实现人、车、指挥中心的三位一体的运行程序。事故救援队伍可利用应急通信系统采集事故现场的画面和数据传输至应急指挥中心。救援专家给出可实施的救援方案，以对救援队伍提供可行的救援指导，保证故障的有效处理。
结论：OFDM系统可以作为一种有效的对抗信号波形间干扰的传输技术，OFDM系统具有其自身的优势和良好的性能，因此在很多的领域得到了广泛的应用。OFDM系统的无形优势将会让越来越多的人对该系统产生兴趣，大部分人把精力放在应急通讯系统的OFDM技术的开发上，市场前景非常广阔的。
参考文献：
[1] 杨小妹，杨少军. 一种新的MIMO-OFDM同步技术研究[J]. 广东通信技术. 2007（02）
[2] 罗艳. OFDM系统中时频同步技术的应用研究[D]. 重庆大学 2010