WiMAX中空时编码器的分析与设计
WiMAX中空时编码器的分析与设计[20191213091528]
摘 要
近年来随着多媒体，互联网等移动通信新业务的发展，频谱资源日益紧张，开发高效的编码、调制和信号处理技术已成为提高无线频谱效率的当务之急。空时编码技术将信道编码技术和天线分集技术结合，改善了分集增益和编码增益，并有效地减弱了干扰和多径衰落，从而大幅度提高了无线通信系统的容量，为解决无线通信中的带宽问题提供了一条新的解决途径。WiMAX作为“最后一公里”宽带无线接入技术，基于 OFDM 技术能够抗多径干扰，具有高接入速率，并且支持多天线、空时编码等高频谱效率的物理层技术，能实现信道容量和传输效率的较大提升，因此受到越来越广泛的重视。
本文用Matlab作为仿真工具，设计了采用的空时编码技术WiMAX系统中，主要完成了以下工作：
① 详细介绍了WiMAX的物理层规范、MIMO技术及其信道容量、空时分组编码器，加深了对WiMAX系统及其所应用的多天线技术的理解。
② 基于IEEE 802.16-2004协议的WirelessMAN-OFDM规范，给出了WiMAX系统框图，并用Matlab搭建了WiMAX系统平台，对WiMAX系统性能进行了仿真。
③ 在传统WiMAX系统上应用了最简单的空时分组码——Alamouti编码，产生了空时编码信号，并分析了空时分组码能够取得分集增益的原因，用Matlab仿真它们的性能。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:空时编码；MIMO；WiMAX；无线通信；Alamouti码
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题目的与意义 2
1.3 本文内容及结构安排 3
第2章 WiMAX系统及其主要技术标准 4
2.1 WiMAX概述 4
2.1.1 WiMAX发展历程 4
2.1.2 WiMAX技术定位 4
2.1.3 WiMAX关键技术 5
2.2 IEEE 802.16-2004标准 8
2.2.1 物理层协议 8
2.2.2 MAC层协议 12
2.3 WiMAX系统物理层框图 14
第3章 MIMO和空时编码器 15
3.1 MIMO技术 15
3.1.1 MIMO的概念 15
3.1.2 MIMO系统容量 16
3.1.3 MIMO系统信道的开发 16
3.2 空时编码技术 18
3.2.1 空时编码的基本原理 18
3.2.2 空时编码的设计准则 19
3.2.3 Alamouti空时编码及其仿真 20
第4章 WiMAX系统中空时编码器 23
4.1 WiMAX系统中空时编码器的设计 23
4.1.1 WiMAX系统中应用的空时编码技术 23
4.1.2 系统设计 24
4.2 系统的仿真结果 31
4.2.1 仿真波形 31
4.2.2 不同CP长度对系统性能的影响 32
4.2.3 调制方式对系统性能的影响 33
第5章 总结与展望 34
5.1 论文总结 34
5.2 工作展望 34
参考文献 35
致 谢 38
毕业设计（英文翻译） 39
一、 英文原文： 40
二、 英文翻译： 49
第1章 绪论
1.1 课题背景
近年来，宽带无线通信由于集宽带和无线于一身而取得巨大发展。在上世纪末期，宽带无线通信还处于萌芽起步阶段，那时发展迅速的是移动通信和宽带互联网。随着这两项技术的发展和应用，越来越多的用户希望能将二者集于一身，这样宽带无线通信迅速发展，到2006年有超过2亿用户，如图1.1所示[1]。并且这种迅猛的趋势仍在继续。有关机构研究预计，到2015年，全球宽带无线通信用户总数将超过20亿。而WiMAX技术就是宽带无线通信的成功应用。
图1.1 宽带无线通信发展趋势
20世纪90年代以来，宽带无线接入技术快速发展起来，但市场一直没有快速扩大，一个很重要的原因就是没有统一的标准[2]。随着WiMAX论坛的成立，基于IEEE 802.16系列标准的研究和应用得到了快速推进，目前已经形成了以 802.16，802.16-2004和802.16e为主的协议簇。WiMAX具有很多独特的优势，它的主要特点包括以下几个方面。
① 覆盖范围大。WiMAX初始规划覆盖半径可以达到40km。为了实现这一目标，标准中采用了许多先进技术，包括先进的网络拓补（网状网）、OFDM和天线技术（波束成形、天线分集和多扇区）。WiMAX针对各种传播环境（包括视距、近视距和非视距）进行了优化。
② 数据传输率高。WiMAX技术具有足够的带宽，支持高频谱效率，在一个射频内数据传输速率可高达75Mbit/s。即使在链路状况最差的情况下，也能提供比3G系统高得多的速率。在实际试验中，其速率大概是3G的5~20倍。
③ 支持TCP/IP协议。WiMAX技术支持TCP/IP协议，满足TCP/IP协议对信道传输质量的要求。WiMAX技术在链路层加入了ARQ机制，减少到达网络层的信息差错，从而大大提高了系统的业务吞吐量。
④ 丰富的业务功能。WiMAX技术具有QoS性能的数据、视频、话音（VoIP）业务，可以提供3种不同等级的服务、包括固定比特率（CBR）、代发信息速率（CIR）和尽力服务（BE）。
⑤ 优异的QoS性能。WiMAX技术的MAC层具有带宽分配和QoS机制，支持各种不同的用户环境，允许在同一信道上同时出现上千个不同的用户。
⑥ 可靠的安全性。WiMAX技术在MAC层种利用一个专用子层来提供认证、保密和加密功能。
WiMAX作为一种无线城域网技术，即可与Wi-Fi无线局域网相通后连接到互联网，也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展，因而倍视为是实现“最后一公里”的宽带网络无线接入的极佳实现方法。WiMAX可谓50km线性区域内提供服务，用户无需线缆即可与基站简历宽带连接。因此，有专家预测，WiMAX网络将有望成为全球第三大宽带线路。
1.2 课题目的与意义
近年来，无线通信系统的发展使得无线信道和网络的吞吐量大大增加。与此同时，无线通信的可靠性也得以提高。其结果就是用户使用无线系统的频度增加。宽带高速数据通信服务的需求正在日益增长。常规的单天线收发通信系统的容量已经远远不能满足用户的需求，可靠性亦急需提升。近期研究表明，在无线链路两段分别使用多跟天线发送和接收（MIMO），在频谱资源和发射功率不变的情况下，可以大大提高通信系统的信道容量。MIMO无线通信是目前无线通信领域中的一项重要技术突破，已经成为了无线通信研究的新热点[3]。
WiMAX作为一项新兴的宽带无线接入技术，提供面向互联网的高速连接，应用了MIMO技术。WiMAX是一种宽带无线接入网络，也称无线城域网，能为用户提供包括话音、视频、Internet接入在内的综合服务。为固定用户提供宽带接入采用的标准是IEEE 802.16-2004。
然而，WiMAX技术之所以能如此高的系统容量和频谱利用率，原因之一就是其使用了物理层关键技术MIMO技术[4]。WiMAX技术最显著的特点之一是支持MIMO和空时编码技术。采用多天线阵发送和接受技术的系统，能提供目前其他技术无法达到的容量潜力。其次，由于多天线阵发送和接受技术本质上市空间分集与时间分集技术的结合，有很好的抗干扰能力；进一步将多天线发送和接受技术与信道编码技术结合，可以极大地提高通信系统的性能，这样导致了空时编码技术的产生。空时编码技术真正实现了空分多址，是WiMAX及将来无线通信中必然选择的技术之一。
空时编码是MIMO系统的关键技术之一。空时编码就是联合考虑差错控制编码、调制及发送分集技术，避免编码冗余带来的带宽损失，从而同时获得编码增益和分集增益，使分集效果极大化。
综上所述，WiMAX在实现城域网通信，实现小区最后一公里接入具有其他无法比拟的优势[5]，本文以Matlab为工具对WiMAX系统中的空时编码器进行分析与设计。
1.3 本文内容及结构安排
本文共分为五章。第一章绪论，介绍课题的背景，课题目的与意义，从整体上介绍下全文的脉络。第二章首先简要介绍WiMAX技术及其发展状况、关键技术等内容，然后详细介绍了802.16协议的物理层和MAC层，重点分析了物理层。并给出了WiMAX系统组成原理框图，根据原理框图用Matlab来搭建，最后对WiMAX系统不同调制方式的性能作出仿真，并分析仿真结果。第三章介绍了MIMO技术和空时编码技术，分析MIMO信道容量及其信道的开发。之后对空时分组编码尤其是Alamouti编码做了详细介绍，并仿真得到了多天线空时编码的性能。第四章是本文的重点，首先介绍了多天线技术的几种实现方式，并对其作出权衡。然后用Simulink建立WiMAX系统平台，并应用第三章阐述的多天线空时编码技术，用Matlab进行仿真，得到WiMAX系统的多天线空时编码的性能。第五章是对全文的总结和对以后研究方向的展望。
第2章 WiMAX系统及其主要技术标准
2.1 WiMAX概述
WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即全球微波互联接入。是一种旨在提供30到40Mbit/s的数据传输速率的无线通信标准，随着2011年的更新，WiMAX能为固定终端提供高达1Gbit/s数据传输速率。名称“WiMAX”是由WiMAX论坛取的，WiMAX论坛成立于2001年6月，目的是为了推动IEEE 802.16标准技术与产业的发展和业务应用，提高设备互操作性。论坛将WiMAX描述为“一个基于标准化的替代电缆和DSL的实现“最后一公里”的无线宽带接入技术”。
2.1.1 WiMAX发展历程
2001年4月，为了推广IEEE 802.16标准，WiMAX论坛正式成立[2]。
2003年10月9日，WiMAX被评为全球最受欢迎和最具影响力的技术。
2004年1月，一批国际知名大型电信设备提供商和运营商率先加入WiMAX论坛，使得论坛组织成员大幅增加，从28家猛增到67家。中兴通讯公司正式加入WiMAX论坛，同时加入的还包括AT&T、中国香港的PCCW和德国西门子公司。
2005年7月，WiMAX认证测试实验室正式开放。
2005年11月，韩国电信KT借助APEC会议，在釜山成功地将WiMAX技术用于移动终端，实现了丰富的多媒体信号的实时传送。这实际上是基于IEEE 802.16e标准的首个移动宽带网络，这又是一个重要的里程碑。它预示着移动WiMAX即将在全球范围内变为现实。
2005年11月，WiMAX第一次全球高峰会议暨展览会首次在北京举行。
2006年10月23~24日，WiMAX论坛在北京举行WiMAX第二次全球高峰会议暨展览会。这正式标志着WiMAX技术在中国的兴起。
2.1.2 WiMAX技术定位
WiMAX、3G、Wi-Fi各种各样的宽带无线接入技术的定位各不相同，WiMAX技术属于城域网的范围；GSM/GPRS/EDGE/3G技术属于广域网的范围；Wi-Fi技术则属于局域网的范围。从技术本身发展的定位来看，WiMAX与3G、Wi-Fi面对的网络层次是不同的，它们之间可以共存，满足不同层次的需求，如图2.1所示。
图2.1 各种技术定位比较
WiMAX技术可应用于基站回传传输、WLAN热点回传传输、大客户综合业务接入、企业信息化应用、家庭宽带业务、农村信息化等。WiMAX技术的市场定位是为用户提供低成本、有移动能力的无线宽带数据业务。从应用的角度可以分为如下两类业务[4]：
第一类，通过便携式计算机提供低速流媒体和视频电话以及高带宽流媒体等业务；
第二类，通过个人数字助理终端（PDA）或者类似于手机的移动终端提供VoIP话音、视频、流媒体等业务，即全移动业务。
2.1.3 WiMAX关键技术
① OFDM/OFDMA。正交频分复用OFDM是一种高速传输技术，是未来无线宽带接入系统、下一代蜂窝移动系统的关键技术之一，3GPP已将OFDM技术作为其LTE研究的主要候选技术[5]。在WiMAX系统中，OFDM技术为物理层技术，主要应用的方式有两种：OFDM物理层和OFDMA物理层。无线城域网OFDM物理层采用OFDM调制方式，OFDM正交载波集由单一用户产生，为单一用户并行传送数据流。支持TDD和FDD双工方式，上行链路采用TDMA多址方式，下行链路采用TDM复用方式，可以采用STC发射分集以及AAS自适应天线系统。无线城域网OFDMA物理层采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD双工方式，可以采用STC发射分集以及AAS。OFDMA系统可以支持长度为2048、1024、512和128的FFT点数，通常向下数据流被分为逻辑数据流。这些数据流可以采用不同的调制及编码方式以及以不同信号功率接入不同信道特征的用户端。向上数据流子信道采用多址方式接入，通过下行发送的媒质接入协议（MAP）分配子信道传输上行数据流。虽然OFDM技术对相位噪声非常敏感，但是标准定义了ScalableFFT，可以根据不同的无线环境选择不同的调制方式，以保证系统能够以高性能的方式工作[6]。
摘 要
近年来随着多媒体，互联网等移动通信新业务的发展，频谱资源日益紧张，开发高效的编码、调制和信号处理技术已成为提高无线频谱效率的当务之急。空时编码技术将信道编码技术和天线分集技术结合，改善了分集增益和编码增益，并有效地减弱了干扰和多径衰落，从而大幅度提高了无线通信系统的容量，为解决无线通信中的带宽问题提供了一条新的解决途径。WiMAX作为“最后一公里”宽带无线接入技术，基于 OFDM 技术能够抗多径干扰，具有高接入速率，并且支持多天线、空时编码等高频谱效率的物理层技术，能实现信道容量和传输效率的较大提升，因此受到越来越广泛的重视。
本文用Matlab作为仿真工具，设计了采用的空时编码技术WiMAX系统中，主要完成了以下工作：
① 详细介绍了WiMAX的物理层规范、MIMO技术及其信道容量、空时分组编码器，加深了对WiMAX系统及其所应用的多天线技术的理解。
② 基于IEEE 802.16-2004协议的WirelessMAN-OFDM规范，给出了WiMAX系统框图，并用Matlab搭建了WiMAX系统平台，对WiMAX系统性能进行了仿真。
③ 在传统WiMAX系统上应用了最简单的空时分组码——Alamouti编码，产生了空时编码信号，并分析了空时分组码能够取得分集增益的原因，用Matlab仿真它们的性能。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:空时编码；MIMO；WiMAX；无线通信；Alamouti码
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题目的与意义 2
1.3 本文内容及结构安排 3
第2章 WiMAX系统及其主要技术标准 4
2.1 WiMAX概述 4
2.1.1 WiMAX发展历程 4
2.1.2 WiMAX技术定位 4
2.1.3 WiMAX关键技术 5
2.2 IEEE 802.16-2004标准 8
2.2.1 物理层协议 8
2.2.2 MAC层协议 12
2.3 WiMAX系统物理层框图 14
第3章 MIMO和空时编码器 15
3.1 MIMO技术 15
3.1.1 MIMO的概念 15
3.1.2 MIMO系统容量 16
3.1.3 MIMO系统信道的开发 16
3.2 空时编码技术 18
3.2.1 空时编码的基本原理 18
3.2.2 空时编码的设计准则 19
3.2.3 Alamouti空时编码及其仿真 20
第4章 WiMAX系统中空时编码器 23
4.1 WiMAX系统中空时编码器的设计 23
4.1.1 WiMAX系统中应用的空时编码技术 23
4.1.2 系统设计 24
4.2 系统的仿真结果 31
4.2.1 仿真波形 31
4.2.2 不同CP长度对系统性能的影响 32
4.2.3 调制方式对系统性能的影响 33
第5章 总结与展望 34
5.1 论文总结 34
5.2 工作展望 34
参考文献 35
致 谢 38
毕业设计（英文翻译） 39
一、 英文原文： 40
二、 英文翻译： 49
第1章 绪论
1.1 课题背景
近年来，宽带无线通信由于集宽带和无线于一身而取得巨大发展。在上世纪末期，宽带无线通信还处于萌芽起步阶段，那时发展迅速的是移动通信和宽带互联网。随着这两项技术的发展和应用，越来越多的用户希望能将二者集于一身，这样宽带无线通信迅速发展，到2006年有超过2亿用户，如图1.1所示[1]。并且这种迅猛的趋势仍在继续。有关机构研究预计，到2015年，全球宽带无线通信用户总数将超过20亿。而WiMAX技术就是宽带无线通信的成功应用。
图1.1 宽带无线通信发展趋势
20世纪90年代以来，宽带无线接入技术快速发展起来，但市场一直没有快速扩大，一个很重要的原因就是没有统一的标准[2]。随着WiMAX论坛的成立，基于IEEE 802.16系列标准的研究和应用得到了快速推进，目前已经形成了以 802.16，802.16-2004和802.16e为主的协议簇。WiMAX具有很多独特的优势，它的主要特点包括以下几个方面。
① 覆盖范围大。WiMAX初始规划覆盖半径可以达到40km。为了实现这一目标，标准中采用了许多先进技术，包括先进的网络拓补（网状网）、OFDM和天线技术（波束成形、天线分集和多扇区）。WiMAX针对各种传播环境（包括视距、近视距和非视距）进行了优化。
② 数据传输率高。WiMAX技术具有足够的带宽，支持高频谱效率，在一个射频内数据传输速率可高达75Mbit/s。即使在链路状况最差的情况下，也能提供比3G系统高得多的速率。在实际试验中，其速率大概是3G的5~20倍。
③ 支持TCP/IP协议。WiMAX技术支持TCP/IP协议，满足TCP/IP协议对信道传输质量的要求。WiMAX技术在链路层加入了ARQ机制，减少到达网络层的信息差错，从而大大提高了系统的业务吞吐量。
④ 丰富的业务功能。WiMAX技术具有QoS性能的数据、视频、话音（VoIP）业务，可以提供3种不同等级的服务、包括固定比特率（CBR）、代发信息速率（CIR）和尽力服务（BE）。
⑤ 优异的QoS性能。WiMAX技术的MAC层具有带宽分配和QoS机制，支持各种不同的用户环境，允许在同一信道上同时出现上千个不同的用户。
⑥ 可靠的安全性。WiMAX技术在MAC层种利用一个专用子层来提供认证、保密和加密功能。
WiMAX作为一种无线城域网技术，即可与Wi-Fi无线局域网相通后连接到互联网，也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展，因而倍视为是实现“最后一公里”的宽带网络无线接入的极佳实现方法。WiMAX可谓50km线性区域内提供服务，用户无需线缆即可与基站简历宽带连接。因此，有专家预测，WiMAX网络将有望成为全球第三大宽带线路。
1.2 课题目的与意义
近年来，无线通信系统的发展使得无线信道和网络的吞吐量大大增加。与此同时，无线通信的可靠性也得以提高。其结果就是用户使用无线系统的频度增加。宽带高速数据通信服务的需求正在日益增长。常规的单天线收发通信系统的容量已经远远不能满足用户的需求，可靠性亦急需提升。近期研究表明，在无线链路两段分别使用多跟天线发送和接收（MIMO），在频谱资源和发射功率不变的情况下，可以大大提高通信系统的信道容量。MIMO无线通信是目前无线通信领域中的一项重要技术突破，已经成为了无线通信研究的新热点[3]。
WiMAX作为一项新兴的宽带无线接入技术，提供面向互联网的高速连接，应用了MIMO技术。WiMAX是一种宽带无线接入网络，也称无线城域网，能为用户提供包括话音、视频、Internet接入在内的综合服务。为固定用户提供宽带接入采用的标准是IEEE 802.16-2004。
然而，WiMAX技术之所以能如此高的系统容量和频谱利用率，原因之一就是其使用了物理层关键技术MIMO技术[4]。WiMAX技术最显著的特点之一是支持MIMO和空时编码技术。采用多天线阵发送和接受技术的系统，能提供目前其他技术无法达到的容量潜力。其次，由于多天线阵发送和接受技术本质上市空间分集与时间分集技术的结合，有很好的抗干扰能力；进一步将多天线发送和接受技术与信道编码技术结合，可以极大地提高通信系统的性能，这样导致了空时编码技术的产生。空时编码技术真正实现了空分多址，是WiMAX及将来无线通信中必然选择的技术之一。
空时编码是MIMO系统的关键技术之一。空时编码就是联合考虑差错控制编码、调制及发送分集技术，避免编码冗余带来的带宽损失，从而同时获得编码增益和分集增益，使分集效果极大化。
综上所述，WiMAX在实现城域网通信，实现小区最后一公里接入具有其他无法比拟的优势[5]，本文以Matlab为工具对WiMAX系统中的空时编码器进行分析与设计。
1.3 本文内容及结构安排
本文共分为五章。第一章绪论，介绍课题的背景，课题目的与意义，从整体上介绍下全文的脉络。第二章首先简要介绍WiMAX技术及其发展状况、关键技术等内容，然后详细介绍了802.16协议的物理层和MAC层，重点分析了物理层。并给出了WiMAX系统组成原理框图，根据原理框图用Matlab来搭建，最后对WiMAX系统不同调制方式的性能作出仿真，并分析仿真结果。第三章介绍了MIMO技术和空时编码技术，分析MIMO信道容量及其信道的开发。之后对空时分组编码尤其是Alamouti编码做了详细介绍，并仿真得到了多天线空时编码的性能。第四章是本文的重点，首先介绍了多天线技术的几种实现方式，并对其作出权衡。然后用Simulink建立WiMAX系统平台，并应用第三章阐述的多天线空时编码技术，用Matlab进行仿真，得到WiMAX系统的多天线空时编码的性能。第五章是对全文的总结和对以后研究方向的展望。
第2章 WiMAX系统及其主要技术标准
2.1 WiMAX概述
WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即全球微波互联接入。是一种旨在提供30到40Mbit/s的数据传输速率的无线通信标准，随着2011年的更新，WiMAX能为固定终端提供高达1Gbit/s数据传输速率。名称“WiMAX”是由WiMAX论坛取的，WiMAX论坛成立于2001年6月，目的是为了推动IEEE 802.16标准技术与产业的发展和业务应用，提高设备互操作性。论坛将WiMAX描述为“一个基于标准化的替代电缆和DSL的实现“最后一公里”的无线宽带接入技术”。
2.1.1 WiMAX发展历程
2001年4月，为了推广IEEE 802.16标准，WiMAX论坛正式成立[2]。
2003年10月9日，WiMAX被评为全球最受欢迎和最具影响力的技术。
2004年1月，一批国际知名大型电信设备提供商和运营商率先加入WiMAX论坛，使得论坛组织成员大幅增加，从28家猛增到67家。中兴通讯公司正式加入WiMAX论坛，同时加入的还包括AT&T、中国香港的PCCW和德国西门子公司。
2005年7月，WiMAX认证测试实验室正式开放。
2005年11月，韩国电信KT借助APEC会议，在釜山成功地将WiMAX技术用于移动终端，实现了丰富的多媒体信号的实时传送。这实际上是基于IEEE 802.16e标准的首个移动宽带网络，这又是一个重要的里程碑。它预示着移动WiMAX即将在全球范围内变为现实。
2005年11月，WiMAX第一次全球高峰会议暨展览会首次在北京举行。
2006年10月23~24日，WiMAX论坛在北京举行WiMAX第二次全球高峰会议暨展览会。这正式标志着WiMAX技术在中国的兴起。
2.1.2 WiMAX技术定位
WiMAX、3G、Wi-Fi各种各样的宽带无线接入技术的定位各不相同，WiMAX技术属于城域网的范围；GSM/GPRS/EDGE/3G技术属于广域网的范围；Wi-Fi技术则属于局域网的范围。从技术本身发展的定位来看，WiMAX与3G、Wi-Fi面对的网络层次是不同的，它们之间可以共存，满足不同层次的需求，如图2.1所示。
图2.1 各种技术定位比较
WiMAX技术可应用于基站回传传输、WLAN热点回传传输、大客户综合业务接入、企业信息化应用、家庭宽带业务、农村信息化等。WiMAX技术的市场定位是为用户提供低成本、有移动能力的无线宽带数据业务。从应用的角度可以分为如下两类业务[4]：
第一类，通过便携式计算机提供低速流媒体和视频电话以及高带宽流媒体等业务；
第二类，通过个人数字助理终端（PDA）或者类似于手机的移动终端提供VoIP话音、视频、流媒体等业务，即全移动业务。
2.1.3 WiMAX关键技术
① OFDM/OFDMA。正交频分复用OFDM是一种高速传输技术，是未来无线宽带接入系统、下一代蜂窝移动系统的关键技术之一，3GPP已将OFDM技术作为其LTE研究的主要候选技术[5]。在WiMAX系统中，OFDM技术为物理层技术，主要应用的方式有两种：OFDM物理层和OFDMA物理层。无线城域网OFDM物理层采用OFDM调制方式，OFDM正交载波集由单一用户产生，为单一用户并行传送数据流。支持TDD和FDD双工方式，上行链路采用TDMA多址方式，下行链路采用TDM复用方式，可以采用STC发射分集以及AAS自适应天线系统。无线城域网OFDMA物理层采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD双工方式，可以采用STC发射分集以及AAS。OFDMA系统可以支持长度为2048、1024、512和128的FFT点数，通常向下数据流被分为逻辑数据流。这些数据流可以采用不同的调制及编码方式以及以不同信号功率接入不同信道特征的用户端。向上数据流子信道采用多址方式接入，通过下行发送的媒质接入协议（MAP）分配子信道传输上行数据流。虽然OFDM技术对相位噪声非常敏感，但是标准定义了ScalableFFT，可以根据不同的无线环境选择不同的调制方式，以保证系统能够以高性能的方式工作[6]。
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