3.1　引言

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种特殊的多载波传输方案，也可以看作是一种调制技术，非常适合高速无线数据通信。1971年，Weinstein和Eben提出使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中全部调制和解调，简化了振荡器阵列，以及相干检测中本地载波之间严格同步的问题，为OFDM的数字化实现奠定了理论基础。20世纪80年代以后，随着数字信号处理技术的发展和对高速数据通信需求的增长，OFDM的调制技术再一次成为研究热点。

多载波传输把数据流分解成若干子比特流，这样每个子数据流具有很低的比特速率，然后再调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。和传统的频分复用（FDM）多载波调制技术相比，OFDM的特点是各个子载波相互正交，扩频调制后的信号频谱相互重叠，这样不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱的利用率[1]。

OFDM技术之所以能得到广泛应用的主要原因在于：

（1）OFDM可以有效地抵抗多径传播所造成的符号间干扰，其实现复杂度比采用均衡器的单载波系统小很多。OFDM的主要思想就是在频域内将所给信道分成多个正交子信道，将待传的数据分到各个子信道并行传输。这样，尽管总信道具有频率选择性，但每个子信道是相对平坦的，因此就可以有效地对抗频率选择性衰落，大大消除符号间干扰。另外，OFDM可由IFFT、FFT实现，因此其复杂度不大。

（2）在变化相对较慢的信道上，OFDM系统可以根据每个子载波的信噪比（SNR）来优化分配每个子载波上传送的信息比特，从而大大提高系统传输信息的容量。

（3）OFDM系统可以有效对抗窄带干扰，因为这种干扰仅仅影响OFDM系统的小部分子载波。

另一方面，LED是非相干光源，VLC一般采用强度调制直接检测（IM/DD）技术。光信号经过视距传播和反射传输入射到光电检测器（PD），经过不同路径到达PD时，必然会存在光程差，从而引起多径效应。对电信号解调时，多径效应对系统的影响不可忽视。同时，大气随机信道引起的光色散效应会导致光脉冲在时间上延伸展宽。以上因素都可能造成符号间干扰（ISI）。另一方面，接收光信号还容易受到周围背景光的干扰，如日常用于照明的荧光灯等人造光源产生的窄带干扰。因此，只有有效地解决信道衰落、符号间干扰和噪声干扰等问题才能使室内 VLC满足用户对更高传输速率的要求。

将OFDM技术应用于可见光通信系统中也可以有效地解决由于光信号的漫射带来的 ISI和窄带干扰等问题，同时可以提高系统的频谱利用率。光通信系统与传统的RF通信系统在传输信号格式等方面不同，不能简单地将传统的RF通信OFDM技术直接应用于光无线通信系统。在传统OFDM系统中，信息载荷在电信号上，电信号是可正可负的双极性信号，接收端一般需要本地振荡器进行相干解调。而在IM/DD系统中，信息载荷在光信号的强度中，要求信号必须是单极性的正实数信号，接收端进行直接检测而非相干检测，不需要 LED作为本地振荡器。传统的OFDM信号对输入每个子载波的正交幅度调制进行傅立叶变换（FFT/IFFT），其输出信号是双极性的复信号，不满足IM/DD系统的要求，因此提出了多种光OFDM（Optical OFDM，O-OFDM）调制方式，包括直流偏置光 OFDM调制（DCO-OFDM）、非对称限幅 OFDM（ACO-OFDM）、翻转OFDM（Flip-OFDM）和单极性OFDM（U-OFDM）等。