电磁对环境污染的危害及预防措施

电磁辐射与防护研究实验室

电磁辐射的强度与国家标准

1.7.1电磁辐射的强度

通信基站越建越多，手机信号覆盖加强，人们疑虑通信基站发射的电磁波对人体有害。由电磁辐射概念可知，电磁辐射其实是一种能量，它对环境的影响程度主要取决于能量的强弱，用来表量其强度大小的单位主要有：

◆功率：辐射功率越大，辐射出来的电、磁场强度越高，反之则小，单位是瓦（W）。

◆功率密度：指单位时间、单位面积内所接收或发射的高频电磁能量，单位是瓦/米2（W/m2），在高频电磁辐射环境评估时功率密度常用mW/cm2表示。

◆电场强度：用来表示空间各处电场的强弱和方向的物理量，距离带电体近的地方电场强，远的地方电场弱。电场强度的单位是伏/米（V/m），在输电线和高压电器设备附近的工频电场强度通常用kV/m表示。

◆磁场强度：用来表示空间各处磁场的强弱与方向的物理量，单位是安/米（A/m）。

◆磁感应强度：表示单位体积、面积里的磁通量，用于描述磁场的能量的强度，单位是特斯拉或高斯（T或Gs）。

如何衡量电磁辐射对人体作用的大小呢?电磁辐射能量要大到什么程度才会对人体产生伤害呢?我们先来了解一下“SAR”这个名词，SAR的中文意思是“比吸收率”，SAR定义为生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率，即吸收计量率，它的单位是W/kg。

SAR的测定：SAR值测量系统由人体模型、测量仪表、探针、机械臂等组成。测量时，在人体模型内部倒入专用测试液体，液体的电磁性与人体的一致；将发射源紧贴模型放置，设置好发射源的发射功率，由机械臂带动探针在液体内运动，自动测量场强E，由以下公式可计算出SAR的值：

SAR=E2（δ/p）

其中，E为场强，δ为介电常数，p为液体密度。

1.7.2电磁辐射的国家标准

为了确定入射电磁场是否安全，一个主要的问题就是SAR的安全电平时多少？国际上，FCC、ICNIRP（国际非电离性照射保护委员会）、IEEE等机构先后制定了电磁辐射对人体作用的衡量技术标准。目前通用标准有两个：一个是欧洲使用的2W/kg，另一个是美国使用的1.6W/kg。欧洲采用的测试标准测量单位是10克，美国采用的测试标准测量单位为1克。

在我国，国家环境保护局和卫生部也发布由相关的规定。如国家环境保护局发布的国标“电磁辐射防护规定”（GB702-88）及卫生部发布的国标“环境电磁波卫生标准”（GB9175-88）。

“电磁辐射防护规定”：分职业照射和公众照射两个标准。公众照射标准高于职业照射标准，要求在一天24小时内，环境电磁辐射场的场量参数在任意6分钟内应满足下表所列的要求，而且按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。

表 “电磁辐射防护规定”公众照射标准

“环境电磁波卫生标准”：分一级标准和二级标准。一级标准为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均不会受到任何有害影响的区域；二级标准为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在不良反应的区域。环境电磁波容许辐射强度分级标准如下【3】：

表 环境电磁波容许辐射强度分级标准

和其他国家的标准相比，我国的标准是比较严格的，欧洲大部分国家现在都是200μw/cm2，美国1982年颁布的标准是3000μw/cm2，比我国要宽松75倍，足已证明我国政府在有关电磁辐射环境保护方面是极其负责的，而且移动通信运营部门的整套设备以及技术参数也是按照国家标准严格控制的。

电磁对环境污染的危害及预防措施

概述

电磁污染是指天然和人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射。由于广播、电视、微波技术的发展，射频设备功率成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，已达到直接威胁人体健康的程度。电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波向空中发射或汇汛的现象，叫电磁辐射。过量的电磁辐射就造成了电磁污染。 电磁污染所造成的危害是不容低估的。前苏联曾发生过一起震惊世界的电脑杀人案，国际象棋大师尼古位，古德科夫与一台超级电脑对奕，当时，古德科夫以出神入化的高超棋艺连胜三局，正准备开始进入第四局的激战时，突然被电脑释放的强大电流击毙，死在众目睽睽之下。后经一系列调查证实，杀害古德科夫的罪凶祸首是外来的电磁波，由于电磁波干扰了电脑中已经编好的程序，从而导致超级电脑动作失误而突然放出强电流，酿成了骇人听闻的悲剧。电磁污染对人体造成的潜在危害已引起人们的重视。在现代家庭中，电磁波在为人们造福的同时，也随着“电子烟雾”的作用，直接或间接地危害人体健康。据美国权威的华盛顿技术评定处报告，家用电器和各种接线产生的电磁波对人体组织细胞有害。例如长时间使用电热毯睡觉的女性，可使月经周期发生明显改变；孕妇若频繁使用电炉，可增加出生后小儿癌症的发病率。近10年来，关于电磁波对人体损害的报告接连不断。据美国科罗拉多州大学研究人员调查，电磁污染较严重的丹佛地区儿童死于白血病者是其它地区的两倍以上。瑞典学者托梅尼奥在研究中发现，生活在电磁污染严重地区的儿童，患神经系统肿瘤的人数大量增加。编辑本段电磁污染的分类 电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波向空中发射或汇汛的现象，叫电磁辐射。过量的电磁辐射就造成了电磁污染。电磁污染是指天然的人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射。由于广播、电视、微波技术的发展，射频设备功率成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，已达到直接威胁人体健康的程度。

电磁污染包括天然和人为两种来源。

影响人类生活环境的电磁污染可分天然电磁污染和人为电磁污染两大类。 天然电磁污染

天然的电磁污染是某些自然现象引起的。最常见的是雷电，雷电除了可能对电气设备、飞机、建筑物等直接造成危害外，还会在广泛的区域产生从几千Hz到几百MHz的极宽频率范围内的严重电磁干扰。火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁爆等都会产生电磁干扰。天然的电磁污染对短波通信的干扰极为严重。

人为电磁污染

人为的电磁污染包括有：①脉冲放电。例如切断大电流电路时产生 电磁污染的火花放电，其瞬变电流很大，会产生很强的电磁。它在本质上与雷电相同，只是影响区域较小。②工频交变电磁场。例如在大功率电机、变压器以及输电线等附近的电磁场，它并不以电磁波的形式向外辐射，但在近场区会产生严重电磁干扰。③射频电磁辐射。例如无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备的辐射，频率范围宽，影响区域也较大，能危害近场区的工作人员。射频电磁辐射已经成为电磁污染环境的主要因素[1]。编辑本段电磁辐射污染来源 1）、高频感应加热设备例如高频淬火、高频焊接和高频熔炼设备等。 2）、高频介质加热设备例如塑料热合机、高频干燥处理机和介质加热联动机等。 3）、短波超短波理疗设备。 4）、无线电广播通讯。 5）、微波加热与发射

设备[1]。编辑本段电磁辐射容易超标的地方 （1）电脑0.6--1.5米的距离内

（2）居室中电视机、音响等家电比较集中的地方 （3）工、科、医的电气设备及VDT周围 （4）广播电视发射塔周围 （5）各种微波塔周围

（6）雷达周围 （7）高压变电线路及设备周围。编辑本段电磁污染的危害 危害主要有以下几方面。 1、电磁辐射对易爆物质和装置的危害高电平电磁感应和辐 危害源头

射可以引起易爆物质和电爆兵器控制失灵，发生意外爆炸。 2、电磁辐射对

挥发性物质的危害高电平电磁感应和辐射可以引起挥发性液体或气体意外燃烧。

3、形成空间电波噪音从大功率微波和射频设备泄漏出来的电波，会向空间辐射，形成空间电波噪声。空间电波噪声可以干拢位于这个区域范围内的各种电子设备正常工作。 4、电磁辐射影响人体健康微波对人体健康危害最大，中长波最小。其生物效应，主要是机体把吸收的射频能转换为热能，形成由过热而引起的损伤[1]。 5、电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因。 6、电磁辐射对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害。 7、电磁辐射是造成流产、不育、畸胎等病变的诱发因素 。 8、过量的电磁辐射直接影响大脑组织发育、骨髓发育、视力下降；肝病，造血功能下降，严惩者可导致视网膜脱落。 9、电磁辐射可使男性性功能下降，女性内分泌紊乱，月经失调。

危害分析危害之一

它极可能是造成儿童患白血病的原因之一。医学研究证明，长期处于 电磁

污染

高电磁辐射的环境中，会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变。意大利专家研究后认为，该国每年有400多名儿童患白血病，其主要原因是距离高压电线太近，因而受到了严重的电磁污染。

危害之二

能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。电磁辐射污染会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症，并会加速人体的癌细胞增殖。瑞士的研究资料指出，周围有高压线经过的住户居民，患乳腺癌的概率比常人高

7．4倍。美国得克萨斯州癌症医疗基金会针对一些遭受电磁辐射损伤的病人所做的抽样化验结果表明，在高压线附近工作的工人，其癌细胞生长速度比一般人要快24倍。

危害之三

影响人的生殖系统，主要表现为男子精子质量降低，孕妇发生自然流产和胎儿畸形等。

危害之四

可导致儿童智力残缺。据最新调查显示，中国每年出生的2000万儿童中，有35万为缺陷儿，其中25万为智力残缺，有专家认为电磁辐射也是影响因素之一。世界卫生组织认为，计算机、电视机、移动电话的电磁辐射对胎儿有不良影响。

危害之五

影响人们的心血管系统，表现为心悸，失眠，部分女性经期紊乱，心动过缓，心搏血量减少，窦性心率不齐，白细胞减少，免疫功能下降等。如果装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中，会影响心脏起搏器的正常使用。

危害之六

对人们的视觉系统有不良影响。由于眼睛属于人体对电磁辐射的 电脑危害 敏感器官，过高的电磁辐射污染会引起视力下降，白内障等。高剂量的电磁辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场，使人体内原有的电磁场发生异常。值得注意的是，不同的人或同一个人在不同年龄阶段对电磁辐射的承受能力是不一样的，老人、儿童、孕妇属于对电磁辐射的敏感人群。编辑本段电磁污染的防护 1、老人、儿童和孕妇属于电磁辐射的敏感人群，在有电磁辐射的环境中活动时，应根据辐射频率或场强特点，选择合适的防护服加以防护。建议孕妇在孕期，尤其在孕早期，应全方位加以防护，对于电磁辐射的伤害不能存有侥幸心理。 2、平时注意了解电磁辐射的相关知识，增强预防意识，了解国家相关法规和规定，保护自身的健康和安全不受侵害 日常生活中碰到的广播、电视效果突然变差，几乎都是电磁干扰造成的。 3、不要把家用电器摆放得过于集中，以免使自己暴露在超量辐射的危险之中。特别是一些易产生电磁波的家用电器，如收音机、电视机、电脑、冰箱等不宜集中摆放。合理使用电器设备，保持安全距离，减少辐射危害。 4、注意人体与办公和家用电器距离，对各

种电器的使用，应保持一定的安全距离，如电视机与人的距离应在4～5 m，与日光灯管距离应在2～ 3 m，微波炉在开启之后要离开至少1m，孕妇和小孩应尽量远离微波炉。 5、各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作，同时尽量避免多种办公和家用电器同时启用。手机接通瞬间释放的电磁辐射最大，在使用时应尽量使头部与手机天线的距离远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话。 6、饮食注意多食用富含维生素A、维生素C和蛋白质的食物，加强机体抵抗电磁辐射的能力。平时注意了解电磁辐射的相关知识，增强预防意识，了解国家相关法规和规定，保护自身的健康和安全不受侵害。7、安设电磁屏蔽装置在电磁场传递的途径中，安装屏蔽装置，使有害的电磁强度降低到容许范围内。这种装置为金属材料的封闭壳体。当交变电磁场传向金属壳体时，幅度衰减。电磁屏蔽可分有源场屏蔽和无源场屏蔽两类。 8、其它综合性的防治对策例如工全布局合理，使电磁污染源远离居民稠密区；改进电气设备；在近场区采用电磁辐射吸性材料或装置；实行遥控和遥测，提高自动化程度等。 防范措施

有5种人特别要注意电磁辐射污染：生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员；经常使用电脑、电视电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员；生活在现代电器自动化环境中的工作人员；佩戴心脏起搏器的患者；生活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等。如果生活环境中电磁辐射污染比较高，公众必须采取相应的防护措施。不要把家用电器摆放得过于集中，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。特别是一些易产生电

磁波的家用电器，如收音机、电视机、电脑、冰箱等更不宜集中摆放在卧室里。 各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作，同时尽量避免多种办公和家用电器同时启用。手机接通瞬间释放的电磁辐射最大，在使用时应尽量使头部与手机天线的距离远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话。 注意人体与办公和家用电器距离，对各种电器的使用，应保持一定的安全距离，离电器越远，受电磁波侵害越小。如彩电与人的距离应在4至5米，与日光灯管距离应在2至3米，微波炉在开启之后要离开至少1米远，孕妇和小孩应尽量远离微波炉。

饮食保健

在家庭之中，要预防电磁污染，除了正确和适度应用各种电器和电子类设备之外，还要从营养保健饮食方面着手进行防治。

蔬菜类

油菜、青菜、芥菜、雪里蕻、卷心菜、萝卜等十字花科蔬菜具有抗污染 绿茶

损伤的功能。我国科学家从这些十字花科植物中成功提取出一种天然污染保护剂SP88，并通过从分子水平到整体动物、植物的一系列实验，对SP88的作用机理及生物功能进行了证实。胡萝卜、豆芽、西红柿等富含维生素A、维生素C和蛋白质，经常吃这些蔬菜均有利于抗电磁污染。值得注意的是，武汉大学公共

卫生学院罗琼博士等一项最新研究发现，海带的提取物海带多糖因抑制免疫细胞凋亡，恢复免疫抑制小鼠的细胞免疫、体液免疫以及非特异性免疫功能而具有抗污染作用。众多的实验研究表明，真菌类食物诸如金针菇、香菇、猴头菇、黑木耳也可通过增强机体免疫力起到抗电磁污染作用。综上所述，为了有效预防现代家庭室内的电磁污染，在保证摄入充足的蔬菜时，应保证十字花科蔬菜、胡萝卜、豆芽、西红柿、海带以及真菌类蔬菜的摄入，以增强机体抗辐射能力。 水果类

绝大多数水果都有抗污染功能，常食有益而无害。水果为什么能抗污染呢?因为水果中不仅含有丰富的维生素、粗纤维和微量元素，更为重要的是水果中含很多活性成分，正是这些活性成分在抗电磁污染过程中发挥着重要作用，例如，橘类水果中的萜烯类和浆果中的鞣化酸能激活细胞中的蛋白分子，把电磁污染后变异的癌细胞裹起来，并利用细胞膜的逆吞噬功能，将致癌物排出体外，阻止了致癌物对细胞核的损伤，保证了基因的完好。

饮料

在众多的茶饮料之中，绿茶具有很好的抗污染作用。因为绿茶中含有效的抗氧化剂儿茶酚以及维生素C，不但可以清除体内的自由基，还能使副肾皮质分泌出对抗紧张压力的荷尔蒙。当然绿茶中所含的少量咖啡因也可以刺激中枢神经，提振精神。枸杞茶含有丰富的β-胡萝卜素，维生素B1、维生素C、钙、铁，具有补肝、益肾、明目的作用，菊花茶或者蜂蜜菊花茶都具有明目清肝养肝的作用，这三种茶对抗电磁污染尤其是对“电脑族”预防辐射和缓解眼睛疲劳作用显著。以往的研究还证实了，葡萄籽提取物对污染损伤的保护作用。苏联的宇航员们长期服用一种富含原花青素的植物饮料，以预防他们在太空飞行时所受到的污染损伤。苏联切尔诺贝利核电站发生爆炸，造成严重核污染，当地许多人遭受核污染损伤，生活在该地区的人们被建议喝一种叫做Crimean的红葡萄酒。所以，建议现代都市家庭经常饮用红葡萄酒。

无线发射设备电磁辐射防护

无线发射设备一般指通信基站、直放站、微波中继站、广播电视发射塔、WIMAX基站等发射设备。

通信基站的电磁辐射防护可分为两个方面：

（a）住宅在基站发射天线下方：尽管基站是低剂量辐射源，但基站天线安装在楼顶一般对顶楼住户会有一些影响，因为它24小时都在排放，而且其单位时间段的排放量随着基站通话用户数的增加而增大，长期处在这种照射下对身体存在潜在的影响。

防护方法：在天线的正下方进行衰减，将天线向下发射的波瓣衰减掉，该衰减装置的防护效果能达到20dB-30dB，也就是能将天线向下辐射总能量的99%衰减掉，该衰减装置不会影响基站的覆盖。

（b）住宅在基站发射天线的周围：在离通信基站直线距离50米范围以内，且无其他建筑物有效阻挡（也就是基站天线发射的微波能通过自由空间直接照射到您的房间，通俗地说，你在房间透过窗户或站在阳台上能看到基站天线），此时需要考虑电磁辐射防护。

防护方法：这种情况只有在住宅房间处实施辐射防护，可采用密立根微波辐射缓解装置或防辐射窗帘等其它方式。

较好的防护窗帘：http://www.radiationhealth.org/Pro_show.asp?Proid=8

对于广播电视发射塔和微波中继等其它发射设备

由于广播电视发射塔一般发射强度都比较大，且其波长较长，绕射能力较强（也就是说电磁波能较轻易绕过建筑物继续向前传播，且衰耗较小），一般若能直接看到广播电视发射塔的住宅，在较近的一段距离内其辐射场强不会太小。

防护方法：一般都在住宅处实施辐射防护，具体可采用密立根微波辐射缓解装置或防辐射窗帘等其它方式，若对于未装修的房屋，在这种情况下可采用整体防护方式。

高层建筑辐射防护

对于大于10层以上的高层住宅，一般都需要考虑电磁辐射问题，因为楼宇层次较高，视野比较开阔，但带来的负面影响是由于周围阻挡较少，加之现在的通信基站等各种无线发射设备密布，高层住宅往往暴露在众多的辐射源之内，而且大多数辐射源都能通过自由空间直接传播到高层建筑，自由空间电磁波传播衰减小，因此高层建筑辐射强度一般较大。据本中心长期测试的经验来看，对于大于10层以上的高层建筑，若周围没有有效的建筑物阻挡，方圆2公里以内的辐射源都能对其产生较大的影响，有时候在4公里以外的通信基站都能对高层建筑产生辐射影响，在做测试时我们发现，这些楼层往往有几十个基站同时覆盖，其辐射强度可想而知。

防护方法：可采用防护辐射窗帘、新型建筑材料以及其他防护手段相结合的方式

输变电系统电磁辐射防护

输变电系统主要包括高压电力线、变电站、变压器和配电房等设施，这些设施在工作时会向外产生交变的工频（50Hz）电场和磁场，当它们离住宅较近时，若不采取一定的防护措施，会对居民的健康产生一定的影响。对于输变电系统的电磁辐射防护主要是电场的防护和磁场的防护，本中心对输变电系统的防护工程

主要有以下三大类：

（1） 室外变电站电磁辐射防护带的方案设计与工程实施

本中心研究室外变电站的电场和磁场分布特性，根据室外变电站的具体情况和分布情形对变电站周边进行辐射防护带的方案设计与工程实施。

室外变电站防护带主要包括防护林和防护器件两部分，防护林一般涉及树木四个季节的问题，涉及多层树木的排列方式，还要考虑枝干的伸展度和树叶的细密度，以及其对电场的阻隔作用，同时还要考虑树木的高度和防护的厚度等等。

防护林对电场的防护具有较好的效果，但对于磁场的防护用处不大，因此还需要在防护林中间还安装磁场防护器件，磁场防护设施主要是根据输变电系统在该区域的磁场分布，然后使用高磁导率器件，采用开放模型（open-type），制作磁场防护结构体，通过这些结构体来进行磁场的导引和约束，并改变磁场的分布，使之尽量不向住宅区域或者需要防护的区域扩散和延伸，以此达到防护的目的。

（2） 室内变电站或配电房电磁辐射防护设计与工程实施

室内变电站目前主要有110千伏和220千伏两种，室内变电站或配电房一般离居民区较近，有些甚至只有几米的距离，对室内变电站，电场一般都能有效地被屏蔽，但其磁场若不经过特殊的防护处理很难控制，当室内变电站离住宅较近时，将会对周边居民的健康产生影响。

本中心研究室内变电站的电场和磁场分布，研究室内变电站磁场发散情况，研究开放式多层防护体系在室内变电站的应用和工程实施，通过开放式模型的层层约束和导引，将输变电设备发散的磁场控制在室内，达到较好的防护效果，降低对周边居民的影响。

（3） 室外变电设施防护

对于裸露的变压器、小区箱式变电站，可采用高磁导率器件制作开放式多层结构体，对一些变压器、小区箱式变电站等进行电磁场辐射防护，将其磁场和电场进行约束和限制。

（4） 住宅输变电电磁辐射方案设计与工程实施

若住宅离输变电设施（如高压电力线、变电站、配电房或变压器）较近，而又无法改变现状时，可以根据辐射源方位和电磁场在住宅内的分布情况，制作多层防护结构体在住宅内进行电磁场导引和约束，达到防护目的。

大型建筑电磁辐射防护一体化设计

（1）对于大于10层以上的高层住宅，一般都需要考虑电磁辐射问题，因为楼宇层次较高，视野比较开阔，但带来的负面影响是由于周围阻挡较少，加之现在的通信基站等各种无线发射设备密布，高层住宅往往暴露在众多的辐射源之内，而且大多数辐射源都能通过自由空间直接传播到高层建筑，自由空间电磁波传播衰减很小，因此高层建筑辐射强度较大。据本中心长期测试的经验来看，对于大于10层以上的高层建筑，若周围没有有效的建筑物阻挡，方圆2公里以内的辐射源都能对其产生较大的影响，有时候在4公里以外的通信基站都能对高层建筑产生辐射影响，在做测试时我们发现，这些楼层往往有几十个基站同时覆盖，其辐射强度可想而知。

（2）当建筑物离广播电视发射塔或者其它强辐射源较近时，应该在房屋初始设计时就应该考虑电磁辐射方面的问题。

本中心研究整栋楼宇的防辐射一体化设计，包括新型建筑材料、一体化防护方法等对高层建筑进行整体的防护，将防护体系融入到整个的建筑设计当中，为住户提供一个健康、舒适的居家空间。

OFDMA电磁辐射特性

2.3.1 基本原理

在WiMax系统中，OFDM技术为物理层技术，主要应用的方式有2种：ODFM（正交频分复用）物理层和OFDMA（正交频分复用多址）物理层。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。它支持TDD（时分双工）和FDD（频分双工）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（时空编码）发射分集以及AAS自适应天线系统。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。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。向下数据流子信道采用多址方式接入，通常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技术对于相位噪声非常敏感，但是标准定义了可扩展的FFT，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。

OFDM技术的主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号通过接收端采用相关技术分开，可以在一定条件下减少子信道间干扰（ICI）。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可看左平衰落信道，从而消除了符号间干扰（ISI）。由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的小部分，信道均衡变得相对容易。

OFDM的工作原理如下图所示：

OFDM有很多独特的优点：

①频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍；

②抗多径干扰与频率选择性衰落能力强；

③采用动态子载波分配技术使系统达到最大比特率；

④通过各子载波的联合编码，可以具有很强的抗衰落能力；

⑤基于离散傅里叶变换（OFT）的OFDM有快速算法，OFDM采用IFFT和FFT来实现调制和解调，易用DSP实现；

⑥无线数据业务一般都存在非对称性，OFDM用以通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。

但是除了以上优点之外，OFDM也有三个比较明显的缺点：

◆ 对频偏的相位噪声敏感。

◆ 峰均功率比（PAPR）大，导致发送端放大器功率较低。

◆ 自适应的调制技术使系统复杂度有所增加。

OFDM作为保证高频谱效率的调制方案已被一些规范及系统采用。OFDM将成为新一代无线通信系统中下行链路的最优调制方案之一，也会和传统多址技术结合成为新一代无线通信系统多址技术的被选方案。

OFDMA技术是在OFDM技术的基础上发展而成的一种多用户接入技术，分为子信道OFDMA和跳频OFDMA。OFDMA系统的主要优点包括：可变宽带的OFDMA能够平衡抗多径能力与多普勒的影响；可变带宽的OFDMA通过使用相同的符号宽度和子载波间隔能够简化系统设计；可扩展结构支持的可变带宽范围为1.25~20MHz；灵活的子信道分配，伪随机子信道可增加分集，连续排列子信道可增加多用户选择性；多用户接入保证正交，可减少干扰增加容量；精确地带宽分配。

由于 OFDMA可以把跳频技术和 OFDM技术相结合，因此可以构成一种更为灵活的多址方案，此外由于 OFDMA可以灵活地适应带宽要求，可以与动态信道分配技术结合使用来支持高速的数据传输。

在未来的物理层技术演进中，OFDMA仍然会作为一种非常重要的关键技术继续保留。

2.3.2 OFDM发射与接收

（1）发射接收原理

OFDMA系统的发射接收流程与OFDMA子信道分配方法、MIMO技术及其编码矩阵等有关，其框架结构较多。发射端大概包括编码、交织、调制、子信道化、MIMO编码、插导频、IFFT操作、滤波、数模变换、无线射频（RF）调制等流程，其先后顺序在不同情况下有所变化。

用户信号以串行的方式输入发送器，速率为R码字/秒。这些码字首先被送入一个串行—并行变换器中，使串行输入的信号以并行的方式输出到M条线路上。这M条线路上的任何一条伤的数据传输速率则为R/M码字/秒。该OFDM码然后被送入一个进行IFFT的模块，进行IFFT。IFFT可以把频域离散的数据转化为时域离散的数据，由此用户的原始输入数据就被OFDM按照频域数据进行了处理。计算出IFFT样值后，一个循环前缀被加到了样值前，形成了一个循环拓展的OFDM信息码字。添加循环前缀技术利用的是离散线性系统原理中的一个概念。在连续时间域，两个时域信号的卷积就等于这两个信号频域形式

的乘积。但是这卷积信号是周期的。因为只能使用有限的样值点N，所以只能利用循环前缀使OFDM信息码在我们感兴趣的时间区内呈现周期性。

循环拓展信息码的样值再次通过一个并行—串行转换器模块。然后按照串行的方式通过信道（经过适当的滤波和调制）。在传输过程中，信道的冲击响应对时域信号造成了干扰。由于循环前缀使所传输的OFDM信号表现出周期性，这种卷积就成了一种圆周卷积。根据离散时间线性系统原理，这种圆周卷积就相当于OFDM信号的频率响应和信道频率响应的乘积。接收器完成与发送器相反的操作。接收器收到的信号是时域信号。由于无线信道的影响信号发生了一定的变化，接收到的信号经过1个串行—并行转换器，并且把循环前缀清除掉。清除循环前缀并没哟删掉任何信息。循环前缀中的信息是冗余的。使用循环前缀使为了保证前面提到的卷积特征性的成立。

循环前缀的另外一个好处是可以消除码间干扰。我们要求循环前缀的值比信道内存更大一些。多径信号引起先发信息码字的滞后到达而影响当前信息码字，从而产生码间干扰。但是事实上，码间干扰仅仅会干扰当前信息码的循环前缀。因此，使用适当大小的循环前缀就能够使OFDM技术消除码间干扰。 在清除了循环前缀之后，信号将会经过一个IFFT模块，把信号从时域转变回频域。信号经过一个并行—串行转换模块进行并串变换，就完成了对原始OFDM信号的接收。

射频设计中最困难问题可能是如何满足上表中描述的RCE指标。解决方法之一可以增大收发器和功率放大器的耗电量。正如大多数RF性能问题一样，增加电流常常能够解决某项问题，随之而来的代价是电池寿命将会缩短，成本大大增加。另外，OFDM具有相当高的峰均比（PAPR）会对于功放的设计带来困难。由于需要有相对较高的PAPR和线性，用标准的功率放大器很难获得高效率和低功耗，预期功率放大器将开始采用先进的效率改进技术。