由于人們對通信�(shù)�(jù)化、寬帶化、�(gè)人化和移�(dòng)化的迫切需��OFDM 技�(shù)在綜合無線接入領(lǐng)�?qū)⒃絹碓降玫綇V泛的�(yīng)用。隨�DSP芯片技�(shù)的發(fā)�,傅立葉變換/反變�、高速M(fèi)odem采用�64/128/256QAM技�(shù)、柵格編碼技�(shù)、軟判決技�(shù)、信道自適應(yīng)技�(shù)、插入保�(hù)�(shí)�、減少均衡計(jì)算量等成熟技�(shù)的逐步引入,人們已開始集中越來越多的精力開�(fā)OFDM技�(shù)在移�(dòng)通信�(lǐng)域的�(yīng)�.�(yù)�(jì)第三代以后的移動(dòng)通信的主流技�(shù)將是OFDM技�(shù)�
20世紀(jì)中期,人們提出了頻帶混疊的多載波通信方案,選擇相互之間正交的載波頻率作子載波,也就是我們所說的正交頻分�(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技�(shù)。這種“正交”表示的是載波頻率間精確的數(shù)�(xué)�(guān)�。按照這種�(shè)�,OFDM既能充分利用信道帶寬,也可以避免使用高速均衡和抗突�(fā)噪聲差錯(cuò)�
目前,OFDM已經(jīng)被國外的多�(gè)�(biāo)�(zhǔn)采用,如IEEE802.11a和ETSI(歐洲通信�(biāo)�(zhǔn)�(xué)�(huì))的HiperL-AN/2�(biāo)�(zhǔn)同樣采用OFDM作為�(diào)制方�,有線傳輸系�(tǒng)的應(yīng)用也同樣采用了基于OFDM的調(diào)制復(fù)用技�(shù),如在xDSL中的離散多音頻系�(tǒng)和有線調(diào)制器�(yīng)��
OFDM是一種特殊的多載波調(diào)制技�(shù),用戶的信息首先要經(jīng)過串行到并行的轉(zhuǎn)�,轉(zhuǎn)變成多�(gè)低速率的數(shù)�(jù)碼流,通過編碼之后,調(diào)制為射頻信號(hào),傳�(tǒng)的調(diào)制技�(shù)在同一�(gè)�(shí)刻只能用一種頻率�(jìn)行數(shù)�(jù)的傳送,而OFDM則可以在正交的頻率上同時(shí)�(fā)送多路信�(hào),可以說是并行的傳送多路信�(hào),這樣OFDM能夠充分地利用信道的帶寬。OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波,而是通過快速傅立葉變換(FFT)來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形�
OFDM盡管還是一種頻分復(fù)用(FDM),但已完全不同于過去的FDM。OFDM的接收機(jī)�(shí)際上是通過FFT�(shí)�(xiàn)的一組解�(diào)器。它將不同載波搬移至零頻,然后在一�(gè)碼元周期�(nèi)積分,其他載波信�(hào)由于與所積分的信�(hào)正交,因此不�(huì)對信息的提取�(chǎn)生影響。OFDM的數(shù)�(jù)傳輸速率也與子載波的�(shù)量有�(guān)�
OFDM系統(tǒng)的子載波可以自適�(yīng)地根�(jù)信道的情況選擇調(diào)制方式,并且能夠?qū)崿F(xiàn)在各種調(diào)制方式之間的切換。選擇和切換的原則是頻譜利用率和誤碼率之間的平衡選擇。在通常的通信系統(tǒng)中,為了保持一定的可靠�,選擇通過采用功率控制和自適應(yīng)�(diào)制協(xié)�(diào)工作的技�(shù)。信道好的時(shí)候,�(fā)射功率不�,可以增�(qiáng)�(diào)制方式(�64QAM�,或者在低調(diào)制(如QPSK)時(shí)降低�(fā)射功�。功率控制與自適�(yīng)�(diào)制要取得平衡,也就是說對于一�(gè)�(yuǎn)端發(fā)射臺(tái),它有良好的信道,若�(fā)送功率保持不�,可使用較高的調(diào)制方案如64QAM;若功率可以減小,調(diào)制方案也相應(yīng)降低,可使用QPSK�
?、賻瑱z測,②載波頻率偏差及校正,③采樣偏差及校��
由于同步是OFDM技�(shù)中的一�(gè)難點(diǎn),因�,很多人也提出了很多OFDM同步算法,主要是針對循環(huán)�(kuò)展和特殊的訓(xùn)練序列以及導(dǎo)頻信�(hào)來�(jìn)�,其中較常用的有利用奇異值分解的ESPRIT同步算法和ML估計(jì)算法,其中ESPRIT算法雖然估計(jì)精度�,但�(jì)算復(fù)雜,�(jì)算量�,而ML算法利用OFDM信號(hào)的循�(huán)前綴,可以有效地對OFDM信號(hào)�(jìn)行頻偏和�(shí)偏的�(lián)合估�(jì),而且與ESPRIT算法相比,其�(jì)算量要小得多。對OFDM技�(shù)的同步算法研究得比較�,需要根�(jù)具體的系�(tǒng)具體�(shè)�(jì)和研�,利用各種算法融合�(jìn)行聯(lián)合估�(jì)才是可行�。OFDM系統(tǒng)對定�(shí)頻偏的要求是小于OFDM符號(hào)間隔�4[%],對頻率偏移的要求大約要小于子載波間隔的1[%]�2[%],系�(tǒng)�(chǎn)生的3dB相位噪聲帶寬大約為子載波間隔�0.01[%]�0.1[%]�
?�?)編碼:在基于OFDM�(diào)制技�(shù)的系�(tǒng)�,編碼采用Reed-Solomon碼、卷積糾�(cuò)�、維特比碼或TURBO��
�2)交織:交織器用于降低在�(shù)�(jù)信道中的突發(fā)�(cuò)�,交織后的數(shù)�(jù)通過一�(gè)串并行轉(zhuǎn)換器,將IQ映射到一�(gè)相應(yīng)的星座圖上。在這里I代表同相信號(hào),Q代表正交信號(hào)�
?�?)數(shù)字調(diào)制:在OFDM方式�,采用星座圖將符�(hào)映射到相�(yīng)的星座點(diǎn)�。這一過程�(chǎn)生IQ值,它們被過濾并送到IFFT上�(jìn)行變��
?�?)插入導(dǎo)頻:為了能夠使接收穩(wěn)�,在�48�(gè)子載波中插入4�(gè)�(dǎo)頻信��
?�?)串并轉(zhuǎn)換:使串行輸入的信號(hào)以并行的方式輸出到M條線路上。這M條線路上的任何一條上的數(shù)�(jù)傳輸速率則為R/M碼字/��
?�?)快速傅立葉逆變換:快速傅立葉逆變換可以把頻域離散的數(shù)�(jù)�(zhuǎn)化為�(shí)域離散的�(shù)�(jù)。由�,用戶的原始輸入�(shù)�(jù)就被OFDM按照頻域�(shù)�(jù)�(jìn)行了處理�
?�?)并串轉(zhuǎn)換:用于將并行數(shù)�(jù)�(zhuǎn)換為串行�(shù)�(jù)�
�8)插入循�(huán)前綴并加窗:循環(huán)前綴為單�(gè)的OFDM符號(hào)�(chuàng)建一�(gè)保護(hù)�,在信噪比邊緣損耗中被丟�,以極大地減少符�(hào)間干��
由于�(fā)送端和接受端之間的采樣時(shí)鐘有偏差,每�(gè)信號(hào)樣本都一定程度地偏離它正確的采樣�(shí)�,此偏差隨樣本數(shù)量的增加而線性增�,盡管時(shí)間偏差破壞子載波之間的正交�,但是通常情況下可以忽略不�(jì)。當(dāng)采樣�(cuò)誤可以被校正�(shí),就可以用內(nèi)插濾波器來控制正確的�(shí)間�(jìn)行采樣�
相位噪聲有兩�(gè)基本的影�,其一是對所有的子載波引入了一�(gè)隨機(jī)相位變量,跟蹤技�(shù)和差分檢測可以用來降低共同相位誤差的影響,其次也�(huì)引入一定量的信道間干擾(ICI�,因?yàn)橄辔徽`差導(dǎo)致子載波的間隔不再是精確�1/T了�
載波頻率的偏移會(huì)使子信道之間�(chǎn)生干�。OFDM系統(tǒng)的輸出信�(hào)是多�(gè)相互覆蓋的子信道的疊�,它們之間的正交性有�(yán)格的要求。無線信道時(shí)變性的一種具體體�(xiàn)就是多普勒頻�,多普勒頻移與載波頻率以及移�(dòng)�(tái)的移�(dòng)速度都成正比。多普勒展寬�(huì)�(dǎo)致頻率發(fā)生彌�,引起信�(hào)�(fā)生畸�。從頻域上看,信�(hào)失真�(huì)隨發(fā)送信道的多普勒擴(kuò)展的增加而加�。因此對于要求子載波�(yán)格同步的OFDM系統(tǒng)來說,載波的頻率偏移所帶來的影響會(huì)更加�(yán)重,如果不采取措施對這種信道間干擾(ICI)加以克�,系�(tǒng)的性能很難得到改善�