通信學論文-多載波通信在ADSL中的應用【摘要】文章首先介紹了OFDM基本原理，然后對實際的ADSL系統(tǒng)進行基本理論分析。關鍵詞：正交頻分復用（OFDM）；離散多音調制（DMT）；不對稱用戶數(shù)據(jù)環(huán)路（ADSL）1引言數(shù)字信號處理的發(fā)展使多載波調制的大規(guī)模應用成為可能。目前，MCM技術1已經被廣泛應用于諸如xDSL、DVB和DAB等系統(tǒng)。同時，三代以后（3Gbeyond）的移動通信系統(tǒng)則以MCM（OFDM）技術最受矚目。DMT被認為是頻域中最佳多載波調制的實現(xiàn)方法，它是目前ADSL系統(tǒng)中廣泛采用的調制技術。2OFDM原理2.1基本模型一個OFDM符號包括多個經過調制的子載波的合成信號，其中每個子載波都可以受到相移鍵控調制（PSK）或者正交幅度調制（QAM）2。如果N表示子信道的個數(shù)，T表示OFDM符號的寬度，dii0,1N1是分配給每個子信道的數(shù)據(jù)符號，fc是第0個子載波的載波頻率，開始的OFDM符號可以表示為其中實部和虛部分別對應OFDM符號的同步和正交分量。OFDM系統(tǒng)基本模型框圖如圖1所示圖1OFDM系統(tǒng)基本模型框圖在實際應用中，根據(jù)數(shù)據(jù)符號的調制方式，每個子載波的幅值和相位都可能是不同的。每個子載波在一個OFDM符號周期內都包含整數(shù)倍個周期，而且各個相鄰子載波之間相差一個周期。這一特性可以用來解釋子載波之間的正交性，即：例如對式1中的第j個子載波進行解調，然后在時間長度T內進行積分，即2.2保護間隔和循環(huán)前綴應用OFDM的最主要原因是它可以有效的對抗多經3時延擴展。通過把輸入的數(shù)據(jù)串并變換到N個并行的子信道中，使得每個用于調制子載波的數(shù)據(jù)符號周期可以擴大為原始數(shù)據(jù)符號的N倍，因此時延擴展與符號周期的比值也同樣降低N倍。為了最大限度地消除符號間干擾，還可以在每個OFDM符號間插入保護間隔，而且該保護間隔長度一般要大于無線信道的最大時延擴展，這樣一個符號的多徑分量就不會對下一個符號產生干擾。在這段保護時間間隔內，可以不插入任何信號，即是一段空閑的傳輸時段。然而在這種情況中，由于多徑傳播的影響，會產生信道間干擾（ICI）。由于每個OFDM符號中都包括所有的非零子載波信號，而且也同時會出現(xiàn)OFDM符號的時延信號。由于在FFT運算時間長度內，第一子載波與帶有時延的第二子載波之間的周期個數(shù)之差不再是整數(shù)，所以當接收機試圖對第一子載波進行解調時，第二子載波會對此造成干擾。同樣，當接收機對第二子載波進行解調時，也會存在來自第一子載波的干擾。為了消除由于多徑造成的ICI，OFDM符號需要在其保護間隔內填入循環(huán)前綴信號，這樣就可以保證在FFT周期內，OFDM符號的延時副本內所包含的波形的周期個數(shù)也是整數(shù)。這樣，時延小于保護間隔的時延信號就不會在解調過程中產生ICI。3實際ADSL系統(tǒng)采用頻分復用的ADSL系統(tǒng)在局端和用戶端的結構如圖2圖3所示，系統(tǒng)采用如圖4所示的頻譜劃分方案。由于高速下行信道和中速上行信道的頻譜完全分開，我們可采用濾波器來分離不同頻帶內的信息，不需要采用計算復雜度很高的回波抵消技術，因此可使系統(tǒng)的實現(xiàn)復雜度大大降低。為了便于實際系統(tǒng)中各種濾波器的實現(xiàn)，我們在頻譜分割方案中保留了兩條過渡帶，即4-25.875kHz和103.5-198.375kHz4。對高速下行系統(tǒng)和中速上行系統(tǒng)均采用DMT調制5技術來實現(xiàn)。圖2局圖3用戶端圖4信道頻譜劃分基于DMT調制技術的收發(fā)信機系統(tǒng)如圖5所示。取下行系統(tǒng)的抽樣速率為2208kHz，上行系統(tǒng)的抽樣速率為276kHz，令每個子信道的帶寬為4.3125kHz，下行系統(tǒng)的子信道范圍為46-256，上行系統(tǒng)的子信道范圍為6-24。在圖中，CP表示循環(huán)前綴，D/A和A/D分別表示數(shù)/模和模/數(shù)變換。圖5基于DMT調制的收發(fā)信機系統(tǒng)4結語ADSL是多載波調制技術的一項典型應用，本文考慮了采用頻分復用方式實現(xiàn)的ADSL系統(tǒng)，該方式具有實現(xiàn)復雜度低的優(yōu)點。多載波調制技術在帶限信道中的優(yōu)越性能已得到理論上的證明，用快速傅立葉變換作為其實現(xiàn)手段又大大減少了其計算量，將其應用到ADSL系統(tǒng)中可獲得不少益處，現(xiàn)有硬件集成度與速度均可滿足要求。參考文獻1佟學儉,羅濤.OFDM移動通信技術原理與應用人民郵電出版社2003.62吳濱.DMT技術在ADSL系統(tǒng)中的應用及實現(xiàn)通信論壇2001.123