OFDM

在通信系統中，通道所能提供的帶寬通常比傳送一路信號所需的帶寬要寬得多。如果一個通道只傳送一路信號是非常浪費的，為了能夠充分利用通道的帶寬，就可以採用頻分復用的方法。

OFDM主要思想是：將通道分成若干正交子通道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調製到在每個子通道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端採用相關技術來分開，這樣可以減少子通道之間的相互干擾(ISI) 。每個子通道上的信號帶寬小於通道的相關帶寬，因此每個子通道上可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串擾，而且由於每個子通道的帶寬僅僅是原通道帶寬的一小部分，通道均衡變得相對容易。

OFDM技術是HPA聯盟(HomePlug Powerline Alliance)工業規範的基礎，它採用一種不連續的多音調技術，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號合併成單一的信號，從而完成信號傳送。由於這種技術具有在雜波干擾下傳送信號的能力，因此常常會被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質中。

通常的數字調製都是在單個載波上進行，如PSK、QAM等。這種單載波的調製方法易發生碼間干擾而增加誤碼率，而且在多徑傳播的環境中因受瑞利衰落的影響而會造成突發誤碼。若將高速率的串列數據轉換為若干低速率數據流，每個低速數據流對應一個載波進行調製，組成一個多載波的同時調製的并行傳輸系統。這樣將總的信號帶寬劃分為N個互不重疊的子通道(頻帶小於Δf)，N個子通道進行正交頻分多重調製，就可克服上述單載波串列數據系統的缺陷。在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關鍵的技術之一，可以結合分集，時空編碼，干擾和通道間干擾抑制以及智能天線技術，最大限度的提高了系統性能。包括以下類型：V-OFDM, W-OFDM, F-OFDM, MIMO-OFDM,多帶-OFDM。

OFDM中的各個載波是相互正交的，每個載波在一個符號時間內有整數個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這樣便減小了載波間的干擾。由於載波間有部分重疊，所以它比傳統的FDMA提高了頻帶利用率。

在OFDM傳播過程中，高速信息數據流通過串並變換，分配到速率相對較低的若干子通道中傳輸，每個子通道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線通道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外，由於引入保護間隔，在保護間隔大於最大多徑時延擴展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作為保護間隔，還可避免多徑帶來的通道間干擾。

在過去的頻分復用（FDM）系統中，整個帶寬分成N個子頻帶，子頻帶之間不重疊，為了避免子頻帶間相互干擾，頻帶間通常加保護帶寬，但這會使頻譜利用率下降。為了克服這個缺點，OFDM採用N個重疊的子頻帶，子頻帶間正交，因而在接收端無需分離頻譜就可將信號接收下來。

OFDM系統的一個主要優點是正交的子載波可以利用快速傅利葉變換（FFT/IFFT）實現調製和解調。對於N點的IFFT運算，需要實施N^2次複數乘法，而採用常見的基於2的IFFT演演算法，其複數乘法僅為（N/2）log2N，可顯著降低運算複雜度。

在OFDM系統的發射端加入保護間隔，主要是為了消除多徑所造成的ISI。其方法是在OFDM符號保護間隔內填入循環前綴，以保證在FFT周期內OFDM符號的時延副本內包含的波形周期個數也是整數。這樣時延小於保護間隔的信號就不會在解調過程中產生ISI。由於OFDM技術有較強的抗ISI能力以及高頻譜效率，2001年開始應用於光通信中，相當多的研究表明了該技術在光通信中的可行性。

20世紀70年代，韋斯坦（Weistein）和艾伯特（Ebert）等人應用離散傅里葉變換（DFT）和快速傅里葉方法（FFT）研製了一個完整的多載波傳輸系統，叫做正交頻分復用（OFDM）系統。

OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案。OFDM應用DFT和其逆變換IDFT方法解決了產生多個互相正交的子載波和從子載波中恢復原信號的問題。這就解決了多載波傳輸系統發送和傳送的難題。應用快速傅里葉變換更使多載波傳輸系統的複雜度大大降低。從此OFDM技術開始走向實用。但是應用OFDM系統仍然需要大量繁雜的數字信號處理過程，而當時還缺乏數字處理功能強大的元器件，因此OFDM技術遲遲沒有得到迅速發展。

近些年來，集成數字電路和數字信號處理器件的迅猛發展，以及對無線通信高速率要求的日趨迫切，OFDM技術再次受到了重視。

在20世紀60年代已經提出了使用平行數據傳輸和頻分復用(FDM)的概念。1970年美國申請和發明了一個專利，其思想是採用平行的數據和子通道相互重疊的頻分復用來消除對高速均衡的依賴，用於抵制衝激雜訊和多徑失真，而能充分利用帶寬。這項技術最初主要用于軍事通信系統。但在以後相當長的一段時間，OFDM理論邁向實踐的腳步放緩了。由於OFDM各個子載波之間相互正交，採用FFT實現這種調製，但在實際應用中，實時傅立葉變換設備的複雜度、發射機和接收機振蕩器的穩定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素都成為OFDM技術實現的制約條件。在二十世紀80年代，MCM獲得了突破性進展，大規模集成電路讓FFT技術的實現不再是難以逾越的障礙，一些其它難以實現的困難也都得到了解決，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步邁向高速數字移動通信的領域。

80年代后，OFDM的調整技術再一次成為研究熱點。例如，在有線通道的研究中，Hirosaki於1981年用DFT完成的OFDM調整技術，試驗成功了16QAM多路并行傳送19.2kbit/s的電話線MODEM。

進入90年代，OFDM的應用又涉及到了利用移動調頻和單邊帶（SSB）通道進行高速數據通信，陸地移動通信，高速數字用戶環路(HDSL)，非對稱數字用戶環路(ADSL)及高清晰度數字電視(HDTV)和陸地廣播等各種通信系統。

1999年，IEEE802.11a通過了一個SGHz的無線區域網標準，其中OFDM調製技術被採用為物理層標準，使得傳輸速率可以達54MbPs。這樣，可提供25MbPs的無線ATM介面和10MbPs的乙太網無線幀結構介面，並支持語音、數據、圖像業務。這樣的速率完全能滿足室內、室外的各種應用場合。歐洲電信組織(ETsl)的寬頻射頻接入網的區域網標準HiperiLAN2也把OFDM定為它的調製標準技術。

OFDM技術的應用已有近40年的歷史，主要用于軍用的無線高頻通信系統。但是OFDM系統的結構非常複雜，從而限制了其進一步推廣。直到20世紀70年代，人們採用離散傅立葉變換來實現多個載波的調製，簡化了系統結構，使得OFDM技術更趨於實用化。80年代，人們研究如何將OFDM技術應用於高速MODEM。進入90年代以來，OFDM技術的研究深入到無線調頻通道上的寬頻數據傳輸。

由於OFDM的頻率利用率最高，又適用於FFT演演算法處理，近年來在多種系統得到成功的應用，在理論和技術上已經成熟。因此，3GPP/3GPP2成員多數推薦OFDM作為第四代移動通訊無線接入技術之一。

目前，OFDM技術在4G LTE技術中已得到使用，是LTE三大關鍵技術之一，預計在5G仍然作為主要的調製方式。

OFDM是一種多載波調製方式，通過減小和消除碼間串擾的影響來克服通道的頻率選擇性衰落，其基本原理是將信號分割為N個子信號，然後用N個子信號分別調製N個相互正交的子載波。由於子載波的頻譜相互重疊，因而可以得到較高的頻譜效率。下圖是OFDM基帶信號處理原理圖。其中，（a）是發射機工作原理，（b）是接收機工作原理。

當調製信號通過無線通道到達接收端時，由於通道多徑效應帶來的碼間串擾的作用，子載波之間不再保持良好的正交狀態，因而發送前需要在碼元間插入保護間隔。如果保護間隔大於最大時延擴展，則所有時延小於保護間隔的多徑信號將不會延伸到下一個碼元期間，從而有效地消除了碼間串擾。當採用單載波調製時，為減小ISI的影響，需要採用多級均衡器，這會遇到收斂和複雜性高等問題。

在發射端，首先對比特流進行QAM或QPSK調製，然後依次經過串並變換和IFFT變換，再將并行數據轉化為串列數據，加上保護間隔（又稱“循環前綴”），形成OFDM碼元。在組幀時，須加入同步序列和通道估計序列，以便接收端進行突發檢測、同步和通道估計，最後輸出正交的基帶信號。

當接收機檢測到信號到達時，首先進行同步和通道估計。當完成時間同步、小數倍頻偏估計和糾正後，經過FFT變換，進行整數倍頻偏估計和糾正，此時得到的數據是QAM或QPSK的已調數據。對該數據進行相應的解調，就可得到比特流。

FDM/FDMA（頻分復用/多址）技術其實是傳統的技術，將較寬的頻帶分成若干較窄的子帶（子載波）進行并行發送是最樸素的實現寬頻傳輸的方法。但是為了避免各子載波之間的干擾，不得不在相鄰的子載波之間保留較大的間隔（圖（a）所示），大大降低了頻譜效率。因此，頻譜效率更高的TDM/TDMA（時分復用/多址）和CDM/CDMA技術成為了無線通信的核心傳輸技術。近幾年由於數字調製技術FFT的發展，使FDM技術有了革命性的變化。FFT允許將FDM的各個子載波重疊排列，同時保持子載波之間的正交性（以避免子載波之間干擾）。如圖（b）所示，部分重疊的子載波排列可以大大提高頻譜效率，因為相同的帶寬內可以容納更多的子載波。

在通信系統中，例如我們用手機打電話的時候，通話數據被採樣后，會形成D0、D1、D2、D3、D4、D5……這樣連續的數據流。

FDM就是把這個序列中的元素依次地調製到指定的頻率后發送出去。

OFDM就是先把序列劃分為D0、D4、D8……D1、D5、D9……D2、D6、D10……D3、D7、D11……這樣4個子序列（此處子序列個數僅為舉例，不代表實際個數），然後將第一個子序列的元素依次調製到頻率F1上併發送出去，第二個子序列的元素依次調製到頻率F2上併發送出去，第三個子序列的元素依次調製到頻率F3上併發送出去，第四個子序列的元素依次調製到頻率F4上併發送出去。F1、F2、F3、F4這四個頻率滿足兩兩正交的關係，如下圖所示。

一個好的系統設計必須可以避免ISI和ICI，或者至少將他們抑制到可接受的程度。也就是說，要選擇一個足夠的CP以防止由頻率選擇性衰落而引起的ISI和ICI，同時要選擇適當的OFDM符號長度，使通道衝激響應（CIR）至少在一個OFDM符號期間是不變的。

由於OFDM系統對頻偏和相位雜訊敏感，因此OFDM子載波寬度必須仔細選定，既不能太大也不能太小。因為OFDM符號周期和子載波帶寬成反比，所以在一定的CP(Cycle Prefix 循環前綴）長度下，子載波寬度越小，則符號周期越大，頻譜效率也越高（因為每個OFDM符號前都要插入一個CP，CP是系統開銷，不傳輸有效數據）。但如果子載波寬度過小，則對頻偏過於敏感，難以支持高速移動的終端。

CP長度的選擇與無線通道的時延擴展和小區的半徑大小息息相關，時延擴展和小區半徑越大，需要的CP也越長。另外，在宏分集（Macrodiversity）廣播系統中，由於終端收到各基站同時發出的信號，為了避免由於傳輸延遲差造成的干擾，需要額外加長CP。

優化設計對OFDM系統來說是非常重要的，實際系統需要處理各種不同的環境（通道參數很不同）。一個解決問題的辦法是根據最差的情況（宏小區高速移動用戶）優化參數，另一個可選的方法是根據各種不同的環境（室內、室外、宏小區、微小區、微微小區等）優化參數，但這就需要設計高度靈活的收發信機。

OFDM系統的通道估計，從某種意義上講，比單載波複雜。需要考慮在獲得較高性能的同時儘可能減小開銷。因此導頻插入的方式（時分復用還是頻分復用）及導頻的密度都需要認真考慮。

（1）導頻插入方式

方式a：TDM插入方式。導頻在所有子載波上發送，時域的最小單元是一個包含導頻信息的OFDM符號，系統每隔若干個數據符號傳送一個導頻符號。這種插入方式適用於時域變化小的通道，如室內環境。

方式b：FDM插入方式。導頻信息在時域上持續發送，在頻域上只佔用少數特定的預留子載波，每隔若干子載波發送一個導頻子載波。這種插入方式對移動性的支持較好，但需要在頻域上進行內插。

方式c：離散插入方式。這種插入方式是FDM和TDM方式的結合。在頻域上，每隔若干子載波插入一個導頻子載波。在時域上，每隔若干個符號插入一個導頻符號。這種插入方式可以充分利用頻域和時域上的相關性，用儘可能小的導頻開銷，支持高精度的通道估計，但這種方法需要同時在頻域和時域上做內插。

不同的導頻插入方式適用於不同的用途（如同步、相位雜訊補償、通道估計等），例如，採用專用的導頻子載波（即FDM插入方式）適合用於相位補償和載頻的微調；採用專用的導頻符號（即TDM插入方式）適合用於通道估計和時域/頻域的粗同步; 而離散的導頻插入可同時用於通道估計和載頻偏移的微調，從而有效地減少導頻的開銷。具體採用哪種插入方式，還要根據系統的實際需求選擇。

由於可以在頻域劃分空口資源，AMC（自適應調製和編碼）和功率控制技術在OFDM系統中更容易使用。系統可以對某個子載波或子載波組獨立做AMC和功控，不同的子載波（組）可以採用不同的調製編碼速率和發射功率，大大增加AMC和功控的靈活性。

另外可以根據通道的頻率響應進行頻域調度，選用通道質量較高的子載波（組）進行傳輸。鏈路自適應如果設計的好，可以最大限度地實現OFDM系統的容量。

OFDM控制通道插入方式

如何在時域和頻域插入控制通道，還是比較自由的。圖給出了一種控制通道插入方式。由於控制信息通常以最低的調製階數進行調製，因此控制信息還可以作為額外的導頻符號來提高通道估計的性能，並降低導頻的開銷。尤其是對高階調製的數據的解調可以起到較大的輔助作用。不過這樣一來，控制信息的位置必須與導頻位置相對應，如果採用分散的導頻插入方式，控制通道也應採用分散的插入方式。另外，這種方法要求先解調/解碼控制通道，再開始數據的解調，因此增加了額外的處理時延。

在上行OFDM系統中，由於要保持各用戶之間的正交性，需要使多個用戶的信號在基站“同步接收”，即各用戶的信號需要同時到達基站，誤差在CP之內。由於各用戶距基站的距離不同，需要對各終端的發射時鐘進行調整，距離較遠的終端較早發送，距離較近的終端較晚發送，這種操作稱為“上行同步”或“時鐘控制”。

OFDM系統雖然保證了小區內用戶間的正交性，但無法實現自然的小區間多址（CDMA則很容易實現）。如果不採取任何額外設計，系統將面臨嚴重的小區間干擾（某些寬頻無線接入系統就因缺乏這方面的考慮而可能為多小區組網帶來困難）。可能的解決方案包括：跳頻OFDMA、加擾、小區間頻域協調、干擾消除等。

OFDM存在很多技術優點見如下，在3G、4G中被運用，作為通信方面其有很多優勢：

(1) 在窄帶帶寬下也能夠發出大量的數據。OFDM技術能同時分開至少1000個數字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運行的能力將直接威脅到CDMA技術的進一步發展壯大的態勢；

(2) OFDM技術能夠持續不斷地監控傳輸介質上通信特性的突然變化，由於通信路徑傳送數據的能力會隨時間發生變化，所以OFDM能動態地與之相適應，並且接通和切斷相應的載波以保證持續地進行成功的通信；

(3) 該技術可以自動地檢測到傳輸介質下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈衝，然後採取合適的調製措施來使指定頻率下的載波進行成功通信；

(4) OFDM技術特別適合使用在高層建築物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區。高速的數據傳播及數字語音廣播都希望降低多徑效應對信號的影響。

(5) OFDM技術的最大優點是對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統中，單個衰落或干擾能夠導致整個通信鏈路失敗，但是在多載波系統中，僅僅有很小一部分載波會受到干擾。對這些子通道還可以採用糾錯碼來進行糾錯。

(6) 可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用於多徑環境和衰落通道中的高速數據傳輸。當通道中因為多徑傳輸而出現頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統總的誤碼率性能要好得多。

(7) 通過各個子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力。OFDM技術本身已經利用了通道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個通道聯合編碼，則可以使系統性能得到提高。

(8) OFDM技術抗窄帶干擾性很強，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子通道。

(9) 可以選用基於IFFT/FFT的OFDM實現方法；

(10) 通道利用率很高，這一點在頻譜資源有限的無線環境中尤為重要；當子載波個數很大時，系統的頻譜利用率趨於2Baud/Hz。 （baud 即 波特；1 Baud = log2M (bit/s) ，其中M是信號的編碼級數）。

雖然OFDM有上述優點，但是同樣其信號調製機制也使得OFDM信號在傳輸過程中存在著一些劣勢：

(1)對相位雜訊和載波頻偏十分敏感

這是OFDM技術一個致命的缺點，整個OFDM系統對各個子載波之間的正交性要求格外嚴格，任何一點小的載波頻偏都會破壞子載波之間的正交性，引起ICI。同樣，相位雜訊也會導致碼元星座點的旋轉、擴散，形成ICI。而單載波系統就沒有這個問題，相位雜訊和載波頻偏僅僅是降低了接收到的信噪比SNR，而不會引起互相之間的干擾。

(2)峰均比過大

OFDM信號由多個子載波信號組成，這些子載波信號由不同的調製符號獨立調製。同傳統的恆包絡的調製方法相比，OFDM調製存在一個很高的峰值因子。因為OFDM信號是很多個小信號的總和，這些小信號的相位是由要傳輸的數據序列決定的。對某些數據，這些小信號可能同相，而在幅度上疊加在一起從而產生很大的瞬時峰值幅度。而峰均比過大，將會增加A/D和D/A的複雜性，而且會降低射頻功率放大器的效率。同時，在發射端，放大器的最大輸出功率就限制了信號的峰值，這會在OFDM頻段內和相鄰頻段之間產生干擾。

(3)所需線性範圍寬

由於OFDM系統峰值平均功率比(PAPR)大，對非線性放大更為敏感，故OFDM調製系統比單載波系統對放大器的線性範圍要求更高。

在20世紀90年代，OFDM廣泛用於各種數字傳輸和通信中，如移動無線FM通道，高比特率數字用戶線系統(HDSL)，不對稱數字用戶線系統(ADSL)，甚高比特率數字用戶線系統(HDSI)，數字音頻廣播(DAB)系統，數字視頻廣播(DVB)和HDTV地面傳播系統。

2001年，IEEE802.16通過了無線城域網標準，該標準根據使用頻段的不同，具體可分為視距和非視距兩種。其中，使用2~11GHz許可和免許可頻段，由於在該頻段波長較長，適合非視距傳播，此時系統會存在較強的多徑效應，而在免許可頻段還存在干擾問題，所以系統採用了抵抗多徑效應、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上有明顯優勢的OFDM調製，多址方式為OFDMA。2006年2月，IEEE802.16e形成了最終的出版物，採用的調製方式仍然是OFDM。

2004年11月，根據眾多移動通信運營商、製造商和研究機構的要求，3GPP通過被稱為Long Term Evolution (LTE)即“3G長期演進”的立項工作。項目以制定3G演進型系統技術規範作為目標。3GPP經過激烈的討論和艱苦的融合，終於在2005年12月選定了LTE的基本傳輸技術，即下行OFDM，上行SC(單載波)FDMA。OFDM由於技術的成熟性，被選用為下行標準很快就達成了共識。而上行技術的選擇上，由於OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些設備商認為會增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時間，一些則認為可以通過濾波，削峰等方法限制峰均比。不過，經過討論后，最後上行還是採用了SC-FDMA方式。擁有我國自主知識產權的3G標準——TD-SCDMA在LTE演進計劃中也提出了TD-CDM-OFDM的方案B3G/4G是ITU提出的目標，並希望在2010年予以實現。B3G/4G的目標是在高速移動環境下支持高達100Mb/S的下行數據傳輸速率，在室內和靜止環境下支持高達IGb/S的下行數據傳輸速率。而OFDM技術也將扮演重要的角色。

OFDM技術憑藉優點，在很多技術領域已經得到了廣泛的應用，表現在以下方面。

在數字音頻、視頻廣播業務方面

數字音頻廣播 (DAB) 與模擬廣播相比可以提高更高質量的語音數字業務，在1995年, 歐洲電信標準協會通過了第一個DAB標準—ETS300401。此外，日本的ISDB-T和美國的IBOC方案也都包括了OFDM技術，在數字視頻廣播 (DVB) 的DVB-T標準中OFDM技術也得到了應用。

在無線區域網領域

在高速無線區域網的相關標準中，OFDM技術應用在了HiperLAN/2物理層中，同時IEEE802.11標準的ISM頻段中，在2.4GHz和5.8GHz兩個頻段均採用了該技術的IEEE802.11a和IEEE802.11g標準。

在4G蜂窩系統方案中

在考慮設計4G蜂窩網路的系統中的空中介面時，OFDM技術憑藉自身在對抗多徑衰弱方面有著顯著的優勢而被採用。如日本NTT DoCoMo以及中國的FuTURE方案等，大大提高了系統的性能。

第五代移動通信 (5G) 中

與OFDM技術相比, OQAM-OFDM技術更低帶外頻譜泄露，因此也成為5G關鍵技術的重要組成部分。由於OQAM-OFDM技術對各載波之間不需要同步，要求沒有OFDM那麼嚴格，因此具有更好的兼容性，從而適應更多的業務需求。

隨著OFDM技術的發展，也出現了一系列改進的OFDM技術，以解決OFDM本身的一些問題。下面對最主要的幾個技術進行介紹。首先，OFDM本身不具有多址能力，需要和其他的多址技術，如TDMA、CDMA、FDMA等結合實現多址，包括OFDMA（正交頻分復用）、MC-CDMA、MC-DS（直接序列擴頻）-CDMA、VSF-OFCDM（可變擴頻因子正交頻碼分復用）等技術。DFT-S-OFDM（離散傅麗葉變換擴展OFDM）是一種為降低PAPR設計的OFDM改進技術。

子通道OFDMA

將OFDM和FDMA技術結合形成的OFDMA技術是最常見的OFDM多址技術，又分為子通道OFDMA和跳頻OFDMA。子通道OFDMA即將整個OFDM系統的帶寬分成若干子通道，每個子通道包括若干子載波，分配給一個用戶（也可以一個用戶佔用多個子通道）。

跳頻OFDMA

子通道OFDMA對子通道（用戶）的子載波分配相對固定，即某個用戶在相當長的時長內使用指定的子載波組（這個時長由頻域調度的周期而定）。這種OFDMA系統足以實現小區內的多址，但實現小區間多址卻有一定的問題。因為如果各小區根據本小區的通道變化情況進行調度，各小區使用的子載波資源難免衝突，隨之導致小區間干擾。如果要避免這樣的干擾，則需要在相鄰小區間進行協調（聯合調度），但這種協調可能需要網路層的信令交換的支持，對網路結構的影響較大。

另一種選擇就是採用跳頻OFDMA。在這種系統中，分配給一個用戶的子載波資源快速變化，每個時隙，此用戶在所有子載波中抽取若干子載波使用，同一時隙中，各用戶選用不同的子載波組（如圖所示）。與基於頻域調度的子通道化不同，這種子載波的選擇通常不依賴通道條件而定，而是隨機抽取。在下一個時隙，無論通道是否發生變化，各用戶都跳到另一組子載波發送，但用戶使用的子載波仍不衝突。跳頻的周期可能比子通道OFDMA的調度周期短的多，最短可為OFDM符號長度。這樣，在小區內部，各用戶仍然正交，並可利用頻域分集增益。在小區之間不需進行協調，使用的子載波可能衝突，但快速跳頻機制可以將這些干擾在時域和頻域分散開來，即可將干擾白化為雜訊，大大降低干擾的危害。隨著各小區的負載的加重，衝突的子載波越來越多，這種“干擾雜訊”也會積累，使信噪比降低，但在負載不是很重的系統中，跳頻OFDMA可以簡單而有效地抑制小區間干擾。

DFT-S-OFDM

DFT-S-OFDM是基於OFDM的一種改進技術。由於傳統OFDM技術的PAPR較高，在上行鏈路用戶便攜或手持終端有一定困難。OFDM本身也可以採用一系列降低PAPR的附加技術，如子載波預留和削波等。另一種方法是在發射機的IFFT處理前對系統進行預擴展處理，其中最典型的就是用離散傅麗葉變換進行擴展，這就是DFT-S-OFDM技術。

如圖所示，將每個用戶所使用的子載波進行DFT處理，由時域轉換到頻域，然後將各用戶的頻域信號輸入到IFFT模塊，這樣各用戶的信號又一起被轉換到時域併發送。經過這樣的改進，我們發現每個用戶的發送信號由頻域信號（傳統OFDM）又回到了時域信號（和單載波系統相同），這樣PAPR就被大大降低了。由於在這個系統中，每個用戶的發送信號波形類似於單載波，也有人將其看作一種單載波技術，雖然它是從OFDM技術演變而來的。

在接收機端，系統先通過IFFT將信號轉換到頻域，然後用頻域均衡器對每個用戶的信號進行均衡（在發射機端須插入CP以實現頻域均衡），最後通過DFT解擴展恢復用戶數據

雖然OFDM已成為新一代無線通信最有競爭力的技術，但這種技術也存在一些內在的局限和設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)和分散式(Distributed)。

集中式即將若干連續子載波分配給一個用戶，這種方式下系統可以通過頻域調度選擇較優的子載波組(用戶)進行傳輸，從而獲得多用戶分集增益。集中方式也可以降低通道估計的難度。但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶平均性能略差。

分散式系統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。但這種方式下通道估計較為複雜，也無法採用頻域調度。設計中應根據實際情況在上述兩種方式中靈活進行選擇。

PAPR問題

OFDM系統由於發送頻域信號，峰平比(PAPR)較高，從而會增加了發射機功放的成本和耗電量，不利於在上行鏈路實現(終端成本和耗電量受到限制)。在未來的上行移動通信系統中，很可能將採用改進型的OFDM技術，如DFT-S(離散傅麗葉變換擴展)-OFDM或帶有降PAPR技術(子載波保留、削波)的OFDM。

多小區多址和干擾抑制

OFDM系統雖然保證了小區內用戶間的正交性，但無法實現自然的小區間多址(CDMA則很容易實現)。

如果不採取任何額外設計，系統將面臨嚴重的小區間干擾(WiMAX系統就因缺乏這方面的考慮而可能為多小區組網帶來困難)。可能的解決方案包括：跳頻OFDMA、小區間頻域協調、干擾消除等。