1、OFDM技術(shù)背景發(fā)展及現(xiàn)狀1背景及意義正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）多載波系統(tǒng)采用了正交頻分信道，能夠在不需要復雜的均衡技術(shù)情況下支持高速無線數(shù)據(jù)傳輸，并具有很強的抗衰落和抗符號間干擾的能力，現(xiàn)在OFDM已經(jīng)在歐洲的數(shù)字音視頻廣播，歐洲和北美的高速無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，高比特數(shù)字用戶線以及電力載波通信中得到了廣泛應用。由于OFDM信號在時域上是由N個子載波信號疊加而成，當這些子載波信號相位一致時峰值疊加會產(chǎn)生最大峰值，導致較高的峰均功率比（Peakto-Average power Ratio，PAPR），當放大器以及A/

2、D轉(zhuǎn)換器的線性動態(tài)范圍不能滿足信號的變化，就會引起信號失真，產(chǎn)生子載波之間的互調(diào)干擾和帶外輻射，破壞子載波間的正交性，降低系統(tǒng)效率。為此，降低信號的峰均比值顯得尤為重要1。2 OFDM技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀正交頻分復用是一種把高速率的串行數(shù)據(jù)通過頻分復用來實現(xiàn)并行傳輸?shù)亩噍d波傳輸技術(shù)，其思想早在20世紀60年代就己經(jīng)提出了，但由于并行傳輸系統(tǒng)需要基帶成形捧波器陣列，正弦波載波發(fā)生器陣列及相干解調(diào)陣列，采用傳統(tǒng)的模擬的方法實現(xiàn)是相當復雜的、昂貴的，因而早期并沒有得到實際應用。1971年，Weistein和Ebert提出了用離散傅立葉變換(DFT)來實現(xiàn)多載波調(diào)制，人們開始研究并行傳輸?shù)亩噍d波系統(tǒng)的數(shù)字

3、化實現(xiàn)方法，將DFT運用到OFDM的調(diào)制解調(diào)中，為OFDM的實用化奠定了基礎(chǔ)，大大簡化了多載波技術(shù)的實現(xiàn)。運用DFT實現(xiàn)的OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端不需要多套的正弦發(fā)生器，而接收端也不需要用多個帶通濾波器來檢測各路子載波，但由于當時的數(shù)字信號處理技術(shù)的限制，OFDM 技術(shù)并沒有得到廣泛應用。80年代，人們對多載波調(diào)制在高速調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字移動通信等領(lǐng)域中的應用進行了較為深入的研究，L.J.Cimini首先分析了OFDM在移動通信中應用中存在的問題和解決方法，從此以后，OFDM在無線移動通信領(lǐng)域中的應用得到了迅猛的發(fā)展。近年來，由于數(shù)字信號處理技術(shù) (Digital Signal Processing

4、, DSP)和大規(guī)模集成電路CPLD技術(shù)的飛速發(fā)展，使得當載波數(shù)目高達幾千時也可以通過專用芯片來實現(xiàn)其DFT變換，大大推動了OFDM技術(shù)在無線通信環(huán)境中的實用化，OFDM技術(shù)在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注。OFDM已經(jīng)成功的應用于數(shù)字音頻廣播系統(tǒng) (Digital Audio Broadcasting, DAB)、數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)(Digital Video Broadcasting, DVB)、無線電局域網(wǎng)( Wireless Local Area Network, WLAN)，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)等系統(tǒng)

5、中。1995年，歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)首次提出DAB標準，這是第一個采用OFDM的標準5。1999年12月，IEEE802.lla 一個工作在5GHz的無線局域網(wǎng)標準，其中采用了OFDM 調(diào)制技術(shù)作為其物理層(PRY)標準，歐洲電信標準協(xié)會的寬帶射頻接入網(wǎng)(Broad Radio Access Network, BRAN)的局域網(wǎng)標準也采用OFDM技術(shù)。在我國，信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局也于2001年8月31日批準了中國網(wǎng)通開展OFDM固定無線接入系統(tǒng)CelerFlex的試驗，該系統(tǒng)目前己經(jīng)開通 ，并進行了必要的測試和業(yè)務演示。目前，人們開始集中精力研究和開發(fā)OFDM在無線移動通信領(lǐng)域的應用

6、，并將 OFDM技術(shù)與多種多址技術(shù)相結(jié)合。此外，OFDM技術(shù)還易于結(jié)合空時編碼以及智能天線等技術(shù)，最大程度提高物理層信息傳輸?shù)目煽啃?。新一代移動通信的核心技術(shù)OFDM調(diào)制技術(shù)發(fā)布: 2011-9-5 | 作者: | 來源:wanghuixiang| 查看: 451次 | 用戶關(guān)注：lOFDM的發(fā)展狀況OFDM的歷史要追溯到20世紀60年代中期，當時RwChang發(fā)表了關(guān)于帶限信號多信道傳輸合成的論文。他描述了發(fā)送信息可同時經(jīng)過一個線性帶限信道而不受信道問干擾(ICI)和符號間干擾(。ISI)的原理。此后不久，Saltzberg完成了性能分析。他提出設計一個有效并行系統(tǒng)的策略應該是集中在減少相鄰

7、信道的交叉干擾(crosstalk)而不是完成單個信道，因為前者的影響是決定性的。1970年，OFDM的專利發(fā)表，其基本思想l OFDM的發(fā)展狀況OFDM的歷史要追溯到20世紀60年代中期，當時RwChang發(fā)表了關(guān)于帶限信號多信道傳輸合成的論文。他描述了發(fā)送信息可同時經(jīng)過一個線性帶限信道而不受信道問干擾(ICI)和符號間干擾(。ISI)的原理。此后不久，Saltzberg完成了性能分析。他提出設計一個有效并行系統(tǒng)的策略應該是集中在減少相鄰信道的交叉干擾(crosstalk)而不是完成單個信道，因為前者的影響是決定性的。1970年，OFDM的專利發(fā)表，其基本思想就是通過采用允許子信道頻譜重疊，

8、但又相互間不影響的頻分復用(FDM)的方法來并行傳送數(shù)據(jù)，不僅無需高速均衡器，有很高的頻譜利用率，而且有較強的抗脈沖噪聲及多徑衰落的能力。OFDM早期的應用有ANIGSC-1O(KATH-RYN)高頻可變速率數(shù)傳調(diào)制解調(diào)器(Modem)。該Mo-dem利用34路子信道并行傳送34路低速數(shù)據(jù)，每個子信道采用相移鍵控(PSK)調(diào)制，且各子信道載波相互正交，間隔為84 Hz。但是在早期的OFDM系統(tǒng)中，發(fā)信機和相關(guān)接收機所需的副載波陣列是由正弦信號發(fā)生器產(chǎn)生的，且在相關(guān)接收時各副載波需要準確地同步，因此當子信道數(shù)很大時，系統(tǒng)就顯得非常復雜和昂貴。對OFDM做主要貢獻的是Weinstein和Ebert

9、在1971年的論文，Weinstein和Ebert提出使用離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)，實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的全部調(diào)制和解調(diào)功能的建議。因而簡化了振蕩器陣列以及相關(guān)接收機中本地載波之間的嚴格同步的問題，為實現(xiàn)OFDM的全數(shù)字化方案作了理論上的準備。用離散傅里葉變換(DFT)完成基帶調(diào)制和解調(diào)，這項工作不是集中在單個信道，而是旨在引入消除子載波間干擾的處理方法。為了抗ISI和ICI，他們在時域的符號和升余弦窗之間用了保護時間，但在一個時間彌散信道上的子載波間不能保證良好的正交性。另一個主要貢獻是Peled和Ruiz在1980年的論文，他引入了循環(huán)前

10、綴(Cyclic Prefix，CP)的概念，解決了正交性的問題。他們不用空保護間隔，而是用OFDM符號的循環(huán)擴展來填充，這可有效地模擬一個信道完成循環(huán)卷積，這意味著當CP大于信道的脈沖響應時就能保證子載波間的正交性，但有一個問題就是能量損失。隨著VLSI的迅速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了高速大階數(shù)的FFT專用芯片及可用軟件快速實現(xiàn)FFT的數(shù)字信號處理(DSP)的通用芯片，且價格低廉，使利用FFT來實現(xiàn)OFDM的技術(shù)成為可能。1981年Hirosaki用DFT完成的OFDM調(diào)制技術(shù)，試驗成功了16QAM多路并行傳送19.2 kb/s的電話線Modem。而在無線移動信道中，盡管存在著多徑傳播及多普勒頻移所引

11、起的頻率選擇性衰落和瑞利衰落，但OFDM調(diào)制還是能夠減輕瑞利衰落的影響。這是因為在高速串行傳送碼元時，深衰落會導致鄰近的一串碼元被嚴重破壞，造成突發(fā)性誤碼。而與串行方式不同，OFDM能將高速串行碼流轉(zhuǎn)變成許多低速的碼流進行并行傳送，使得碼元周期很長，即遠大于深衰落的持續(xù)時間，因而當出現(xiàn)深衰落時，并行的碼元只是輕微的受損，經(jīng)過糾錯就可以恢復。另外對于多徑傳播引起的碼間串擾問題，其解決的方案是在碼元間插入保護間隙，只要保護間隙大于最大的傳播時延時間，碼間串擾就可以完全避免。正基于此，1984年，Cimini提出了一種適于無線信道傳送數(shù)據(jù)的OFDM方案。其特點是調(diào)制器發(fā)送的子信道副載波調(diào)制的碼型是方

12、波，并在碼元間插入了保護間隙。雖然各子信道的頻譜為sinx/x形，但由于碼元周期很長，單路子信道所占的頻帶很窄，因而位于信道頻率邊緣的子信道的拖尾，對整個信道帶寬影響不大，可以避免多徑傳播引起的碼間串擾。同時由于省去了升余弦濾波器，使實現(xiàn)的方案非常簡單，因此后來的大多數(shù)OFDM方案都是以此為原形實現(xiàn)的。20世紀90年代，OFDM的應用又涉及到了利用移動調(diào)頻(FM)和單邊帶(SSB)信道進行高速數(shù)據(jù)通信、陸地移動通信、高速數(shù)字用戶環(huán)路(HDSL)、非對稱數(shù)字用戶環(huán)路(ADSL)、超高速數(shù)字用戶環(huán)路(VHDSL)、數(shù)字音頻廣播(DAB)及高清晰度數(shù)字電視(HDTV)和陸地廣播等各種通信系統(tǒng)。199

13、1年，Casas提出了OFDM/FM的方案，可利用現(xiàn)有的調(diào)頻系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。2 OFDM的基本原理OFDM是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，其基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。OFDM相對于一般的多載波傳輸?shù)牟煌幨撬试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波問相互正交，則可以從混疊的子載波上分離出數(shù)據(jù)信號。由于OFDM允許子載波頻譜混疊，其頻譜效率大大提高，因而是一種高效的調(diào)制方式。O

14、FDM最簡單的調(diào)制和解調(diào)結(jié)構(gòu)如圖1(a)，圖1(b)所示。為了表達簡單，忽略了在通信系統(tǒng)中常用的濾波器。OFDM最常用的低通等效信號形式可寫為一組并行發(fā)射的調(diào)制載波，為：其中：及：其中Cn,k是第n個信號間隔的第k個子載波的發(fā)射符號，每個周期Ts，N是OFDM子載波數(shù)，fk是第k個子載波的頻率，f0是所用的最低頻率。設Fn(t)為第n個OFDM幀，Ts是符號周期，則有：因此Fn(t)對應于符號組Cn,k(k=O，1，N-1)，每個都是在相應子載波fk上調(diào)制發(fā)送。解調(diào)是基于載波gk(t)的正交性，即：因此解調(diào)器將完成以下運算：為了使一個OFDM系統(tǒng)實用化，可用DFT來完成調(diào)制和解調(diào)。通過對式(1

15、)和式(4)的低通等效信號用采樣速率為N倍的符號速率1/Ts進行采樣，并假設f0=0(即該載波頻率為最低子載波頻率)，則OFDM幀可表示為：這樣，利用前面的關(guān)系式，我們可得：這樣，對于一個固定乘性因子N，采樣OFDM幀可通過離散傅里葉反變換(Inverse Discrete Fourier Trans-form，IDFT)來產(chǎn)生(調(diào)制過程)，而原始的發(fā)送數(shù)據(jù)可通過離散傅里葉變換(DFT)恢復出來(解調(diào)功能)。圖2給出基于FFT的OFDM通信系統(tǒng)。3 OFDM的同步問題OFDM系統(tǒng)對定時和頻率偏移敏感，特別是實際應用中與其他多址方式結(jié)合使用時，時域和頻率同步顯得尤為重要。與其他數(shù)字通信系統(tǒng)一樣，

16、同步分為捕獲和跟蹤兩個階段。在下行鏈路中，基站向各個移動終端廣播發(fā)送同步信號，所以，下行鏈路同步相對簡單，較易實現(xiàn)。在上行鏈路中，來自不同移動終端的信號必須同步到達基站，才能保證子載波間的正交性?；靖鶕?jù)各移動端發(fā)來的子載波攜帶信息進行時域和頻域同步信息的提取，再由基站發(fā)回移動終端，以便讓移動終端進行同步。具體實現(xiàn)時，同步將分為時域和頻域同步，也可以時域和頻域同時進行同步。本文主要探討時域同步，時域同步主要有兩種，即基于導頻(Pilots)和基于循環(huán)前綴的同步。一種新的MB-OFDM-UWB技術(shù)分析與應用發(fā)布: 2011-5-28 | 作者: | 來源:hujinhao| 查看: 487次 |

17、 用戶關(guān)注：摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte 1 引言 超寬帶(UWB)通信技術(shù)具有高速率、高性能、低功耗、低成本、抗多徑衰落、易數(shù)字化等諸多優(yōu)點。在因特網(wǎng)、多媒體和無線通信技術(shù)融合的今天，它是實

18、現(xiàn)小范圍內(nèi)無縫覆蓋的無線多媒體傳輸需求的熱門技術(shù)手段，被視為新一代無線個域網(wǎng)物理層標準技術(shù)。目前UWB有兩大標準：一是以Intel公司為首提交的多帶正交頻分復用(MB-OFDM)方案;另一個是以Freescale公司為首提交的直擴碼分多址(DS-CDMA)方案。而MB-OFDM方案已成為MBOA聯(lián)盟事實上的標準。在此基礎(chǔ)上提出的時頻交織MB-OFDM方式，與傳統(tǒng)OFDM有很多相似之處，又符合FCC關(guān)于UWB的定義，具有UWB的特點，是一種新的UWB通信實現(xiàn)方式，使得MB-OFDM芯片得到了越來越多廠商的支持和應用。2 關(guān)鍵技術(shù)1) 多頻帶的劃分FCC公布UWB信號的定義是：相對帶寬(信號帶寬與

19、中心頻率之比)大于0.2或絕對帶寬大于500 MHz的無線電信號。UWB系統(tǒng)可在發(fā)射功率譜密度小于-41.3 dBm/MHz的情況下，使用無需授權(quán)的3.110.6 CHz頻段。這里沒有限制UWB信號的實現(xiàn)方式，只要絕對帶寬大于500 MHz，并非要用脈沖無線電。因此，MB-OFDM-UWB技術(shù)打破了傳統(tǒng)觀點?？蓪⑦@個頻段分為14個帶寬為528 MHz的子帶、5個頻帶組：1組：3 1684 752 MHz;2組：4 7526 336 MHz;3組：6 3367 920 MHz;4組：7 9209 504 MHz;5組：9 5041 056 MHz。由于UWB有效帶寬在3.15 GHz，因此，只有

20、1組中3個子帶可用，其余保留備用。2) 時頻交織(TFI)技術(shù)時頻交織技術(shù)示意圖如圖1所示。OFDM符號在3個子帶上進行時域頻域交錯傳輸，即在一個OFDM符號時間內(nèi)，只有一個子帶在工作。通過交錯各子帶信號，UWB系統(tǒng)就像使用了整個帶寬，這樣就可在小得多的帶寬上處理信息，不僅降低設計的復雜度、功耗及成本，而且還能提高頻譜利用率和靈活性，有助于在全球范圍內(nèi)符合相關(guān)的標準。3) 循環(huán)前綴和保護間隔設計每個子帶內(nèi)采用OFDM調(diào)制，用128點IFFT完成，每個子載波用QPSK實現(xiàn)星座映射。OFDM符號間隔為312.5 ns，3個符號為一個周期937.5 ns，子載波間隔為4。采用60.6 ns循環(huán)前綴對

21、抗多徑，9.5 ns保護間隔提供充足頻帶切換時間，IFFT周期為242.4 ns，參數(shù)見表1。通過跳頻將信息比特交織到子載波上，有較好的頻率分集效果和抗頻率選擇性衰落性能。4) 可擴展性設計MB-TFI-OFDM技術(shù)具有良好的可擴展性，能兼顧到目前技術(shù)上的可實現(xiàn)性和可升級性。信道編碼采用卷積碼，碼率有1/3，11/32，1/2，5/8和3/4，系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)速率有55，80，110，160，200，320，480 Mbit/s。使用的頻帶可從3個頻帶組擴展到7個頻帶組。3 系統(tǒng)性能和特點3.1 性能分析利用MATLAB軟件對MB-TFI-OFDMUWB系統(tǒng)進行仿真，圖2所示為跳頻后的OFDM符

22、號在3個子帶上的功率譜密度仿真波形，可見，每個子帶帶寬約為528 MHz，采用時頻交織技術(shù)能實現(xiàn)在相同的時間內(nèi)采用不同頻段工作，而不會引起符號間干擾。因此，在不同頻帶的3個OFDM信號可并行傳輸，系統(tǒng)容量大，信道利用率高，頻譜更加靈活?？煽啃允窍到y(tǒng)性能的一個重要指標，在此用誤包率曲線表示。如圖3所示，誤包率是隨著信噪比的增加而減小的，且相同誤包率下，高速率對應高信噪比，因此，采用高速率的MB-TFI-OFDM超寬帶系統(tǒng)，抗噪聲和干擾能力很強，有很大靈活性，可方便適應不同地區(qū)的頻譜規(guī)范。但高速率只能在一定距離上獲得，即傳輸距離和速率是相互制約的，因此UWB系統(tǒng)具有高速率、短距離等特點?？梢?，這種

23、MB-TFI-OFDMUWB技術(shù)是滿足WPAN的數(shù)據(jù)速率與誤碼率和傳輸距離的要求的。3.2 技術(shù)優(yōu)點1) 抗多徑、捕獲多徑信號的能力強。借助循環(huán)前綴克服多徑信道引入的時延擴展，用結(jié)構(gòu)較簡單的接收機，就能在高度多徑環(huán)境中捕獲到更多信號，電路簡單、成本低、功耗低，電池可支持移動設備長時間連續(xù)使用。2) 頻譜靈活性強、共存性好。UWB使用無需授權(quán)頻段，確保不會對授權(quán)頻段設備產(chǎn)生干擾。MB-OFDM-UWB信號是由A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，可用軟件動態(tài)地打開或關(guān)閉某些特定頻段，使其符合本地規(guī)定，這有助于在不同國家內(nèi)采用MB-OFDM系統(tǒng)。3) 設計復雜度低，上市快。傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)較復雜，MB-TFI-OFD

24、M系統(tǒng)經(jīng)過專門設計，只采用QPSK調(diào)制，降低了IFFT和FFT實現(xiàn)復雜度以及對ADC和DAC的分辨率要求。模擬前端電路甚至總體結(jié)構(gòu)的設計，易于用90 nm CMOS實現(xiàn)，縮短了產(chǎn)品投放市場的時間。4) 安全機制建立方便?？山⒁粋€嵌入式、始終處于“開通”狀態(tài)的安全架構(gòu)，在協(xié)議棧的一些層次上提供安全性和隱私機制，確保無線技術(shù)所需的強壯性和對用戶的透明度。4 技術(shù)應用與展望4.1 MBOA的UWB通用平臺由于IEEE802.15.3a標準出現(xiàn)僵局，MBOA于2004年初成立了特別興趣小組，著手制訂和推廣自己的物理層和MAC層規(guī)范，力爭成為全球事實標準。2004年5月，WiMedia聯(lián)盟和1394聯(lián)

25、盟與MBOA聯(lián)合，使得MBOA的物理層和MAC層規(guī)范可廣泛支持各種應用層業(yè)務，成為UWB標準通用平臺，如圖4所示，它可支持無線USB、無線1394、通用即插即用(UPNP)、IP等多種應用。物理層規(guī)范具備了480 Mbit/s的空中解碼能力，可進一步升級，支持無線數(shù)字顯示接口(DVI)和高清晰媒體接口(HDMI)以及Gbit/s速率的數(shù)據(jù)傳輸。4.2 Wisair-UWB芯片組MBOA芯片已趨于成熟，具有代表性的產(chǎn)品是Wi-sair公司開發(fā)的UWB芯片組，已獲得美國FCC認證。該芯片組包括：基于MB-OFDM方式的射頻收發(fā)芯片(Wi-sair 502 PHY RF chip)和基帶處理芯片(W

26、isair 531MACBaseband chip)。其中，用0.18m硅鍺biCMOS工藝生產(chǎn)的502收發(fā)器可替代業(yè)界第一批符合WiMedia和MBOA標準的501收發(fā)器。它減少了UWB無線解決方案的功耗、尺寸和總成本，還支持多頻帶OFDM TFI和FFI模式。占據(jù)的頻譜在3.1 GHz和4.8 GHz之間，主要是3條528 MHz寬子頻帶。它可在短距離上提供高達480 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。此外，它包括一個片上帶通濾波器、一個具有很寬可編程動態(tài)范圍的寬帶接收器、以及一個帶有片上壓控振蕩器的超快速跳頻寬帶混頻器。其可編程的功率放大器可確保最大允許輸出功率。而且還支持用2個天線來實現(xiàn)天線

27、分集，不需要外部匹配不平衡變壓器。Wisair531UWB基帶芯片主要針對消費電子設備不斷增長的對超高速視頻和數(shù)據(jù)傳送的需求。它們也適用于快速實現(xiàn)PC外設、移動和汽車產(chǎn)品、以及要求在短距離上實現(xiàn)高速傳送的其他應用。4.3 各廠商應用情況2006年是UWB激活的一年，在全球超寬帶峰會上，有12家廠商展示了UWB產(chǎn)品及解決方案。2007年1月于美國消費電子展(CES)上，又有不少廠商展出了基于UWB技術(shù)的商用產(chǎn)品。如美國DC REDNA研究所在梅賽德斯-奔馳R500上采用寬帶技術(shù)實現(xiàn)高清視頻播放，采用了Intel的UWB解決方案;三星SC-D365無線數(shù)字攝像機，是全球首個采用超寬帶技術(shù)，以無縫方

28、式顯示了通過無線USB鏈路發(fā)送的視頻剪輯，它不再需要取出內(nèi)存或通過電線連接，而是能將家庭電影片段以無線方式傳送到PC進行存儲或顯示;華碩公司的一款無線HDMI產(chǎn)品，采用UWB支持S-Video端口、HDMI信號以及A-DI的ADV202JPEG2000圖像解碼芯片，可用于高速影片圖片傳輸、音樂下載、打印，以及PC外設與消費電子產(chǎn)品的數(shù)據(jù)同步。2007年5月，香港應科院與深圳雅圖科技演示了他們共同研發(fā)的“世界上第一臺具無線超寬帶視頻流技術(shù)的超大屏幕投影電視”。4.4 存在問題與前景展望UWB的應用推廣有3個至關(guān)重要的問題：一是標準問題，業(yè)界廠商要群策群力制定標準，才能帶來廣泛的互通和應用;二是產(chǎn)

29、業(yè)鏈的跟進，包括芯片、系統(tǒng)廠商技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)與推廣;三是互聯(lián)互通的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和協(xié)議。WPAN技術(shù)主要的目的就是將電子設備之間的連線替換成無線連接，使家庭或辦公室中的各種設備之間的信息交換更加方便、靈活和快捷。MB-OFDM-UWB技術(shù)又是實現(xiàn)WPAN的最佳選擇之一，因此，在數(shù)字化無線家庭網(wǎng)絡、數(shù)字化辦公室、個人便攜設備和軍事等諸多領(lǐng)域都有著廣闊的發(fā)展和應用前景。5 小結(jié)MB-TFI-OFDM技術(shù)是UWB通信中一種新的實現(xiàn)方式，以它獨特的優(yōu)勢，將會促進MB-OFDM芯片的商業(yè)化和產(chǎn)品化進程，使得MB-OFDM方案得到了越來越多廠商的支持與應用，從而有希望成為WPAN物理層的標準技術(shù)。該技術(shù)仍處于

30、起步階段，市場潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。我國應該抓住國際上UWB的研發(fā)熱潮，積極參與國際標準化活動，根據(jù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)制定我國的相關(guān)標準，積極開拓UWB技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化道路。基于OFDM技術(shù)的4G通信網(wǎng)絡應用文章出處： 發(fā)布時間： 2011/06/23 | 269 次閱讀 | 0次推薦 | 0條留言引言在21世紀，移動通信技術(shù)和市場飛速發(fā)展，在新技術(shù)、市場需求的共同作用下，出現(xiàn)了第三代移動通信系統(tǒng)-3G,3G中采用碼分多址（CDMA）技術(shù)來處理多徑問題，以獲得多徑分集增益。然而在該體制中，多徑干擾和多用戶干擾始終并存，在用戶數(shù)較多的情況下，實現(xiàn)多用戶檢測是非常困難的。并且CD

31、MA本身是一個自擾系統(tǒng)，所有的移動用戶都占用相同的帶寬和頻率，所以在系統(tǒng)容量有限的情況下，用戶數(shù)越多就越難達到較高的通信速率，因此3G系統(tǒng)所提供的2Mb/s帶寬是共享式的，當多個用戶同時使用時，平均每個用戶可使用的帶寬遠低于2Mb/s,而這樣的帶寬并不能滿足移動用戶對一些多媒體業(yè)務的需求。不同領(lǐng)域技術(shù)的綜合與協(xié)作，伴隨著全新無線寬帶技術(shù)的智能化，以及定位于用戶的新業(yè)務，這一切必將繁衍出新一代移動通信系統(tǒng)4G。相比于3G,4G可以提供高達100Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持從語音到數(shù)據(jù)的多媒體業(yè)務，并且能達到更高的頻譜利用率以及更低的成本。為了達到以上目標，4G中必須采用其他相對于3G中的CDMA

32、這樣的突破性技術(shù)，尤其是要研究在移動環(huán)境和有限頻譜資源條件下，如何穩(wěn)定、可靠、高效地支持高數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)傳輸。因此，在4G移動通信系統(tǒng)中采用了OFDM技術(shù)作為其核心技術(shù)，它可以在有效提高傳輸速率的同時，增加系統(tǒng)容量、避免高速引起的各種干擾，并具有良好的抗噪聲性能、抗多徑信道干擾和頻譜利用率高等優(yōu)點。本文將對OFDM的基本原理以及其調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的實現(xiàn)和循環(huán)前綴技術(shù)進行介紹，并在三個主要方面將OFDM與CDMA技術(shù)進行對比分析。2 OFDM技術(shù)分析2.1 OFDM基本原理正交頻分復用的基本原理可以概述如下：把一路高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干子信道中進行傳輸。在頻域內(nèi)將信

33、道劃分為若干相互正交的子信道，每個子信道均擁有自己的載波分別進行調(diào)制，信號通過各個子信道獨立地進行傳輸。由于多徑傳播效應會造成接收信號相互重疊，產(chǎn)生信號波形間的相互干擾，形成符號間干擾，如果每個子信道的帶寬被劃分的足夠窄，每個子信道的頻率特性就可近似看作是平坦的。如圖1所示。因此，每個子信道都可看作無符號間干擾的理想信道。這樣，在接收端不需要使用復雜的信道均衡技術(shù)即可對接收信號可靠地進行解調(diào)。在OFDM系統(tǒng)中，通過在OFDM符號之間插入保護間隔來保證頻域子信道之間的正交性，以及消除由于多徑傳播效應所引起的OFDM符號間的干擾。因此，OFDM特別適合于在存在多徑衰落的移動無線信道中高速傳輸數(shù)據(jù)。

34、OFDM的原理框圖如2所示。如圖2所示，原始高速率比特流經(jīng)過串/并變換后變?yōu)槿舾山M低速率的比特流d（M），這些d（M）經(jīng)過調(diào)制后變成了對應的頻域信號，然后經(jīng)過加循環(huán)前綴、D/A變換，通過RF發(fā)送出去；經(jīng)過無線信道的傳播后，在接收機以與發(fā)送機相反的順序接收解調(diào)下來，從而得到原發(fā)送信號。圖2中d（M）為第M個調(diào)制碼元；圖中的OFDM已調(diào)制信號D（t）的表達式為：式（1）中：T為碼元周期加保護時間；fn為各子載波的頻率，可表示為：式（2）中：f0為最低子載波頻率；Ts為碼元周期。在發(fā)射端，發(fā)射數(shù)據(jù)經(jīng)過常規(guī)QAM調(diào)制形成基帶信號。然后經(jīng)過串并變換成M個子信號，這些子信號再調(diào)制相互正交的M個子載波，其中

35、/正交0表示的是載波頻率間精確的數(shù)學關(guān)系，其數(shù)學表示為QT0fx（t）fy（t）dt=0,最后相加成OFDM發(fā)射信號。實際的輸出信號可表示為：在接收端，輸入信號分成M個支路，分別用M個子載波混頻和積分，恢復出子信號，再經(jīng)過并串變換和常規(guī)QAM解調(diào)就可以恢復出數(shù)據(jù)。由于子載波的正交性，混頻和積分電路可以有效地分離各子載波信道，如下式所示：式中dc（m）為接收端第m支路子信號。在整個OFDM的工作流程中OFDM與其他技術(shù)的主要區(qū)別在于其采用的調(diào)制/解調(diào)技術(shù)以及循環(huán)前綴的加入這兩個環(huán)節(jié)，下面將對其進行較為詳細的分析。2.2 OFDM調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)可以采用離散逆傅立葉變換

36、（IDFT）以及離散傅立葉變換（DFT）來實現(xiàn)，在實際應用中，可以采用更加方便快捷的逆快速傅立葉變換（IFFT）和快速傅立葉變換（FFT）技術(shù)來實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，這是OFDM的技術(shù)優(yōu)勢之一。首先不考慮保護時間，將式（2）代入式（1）可得到如下等式：式中ts為串并變換前的信號周期，顯然，ts=1MTs;令X（t）為復等效基帶信號：對X（t）進行抽樣，抽樣頻率為1ts,即tk=kts,則有：由上式可知X（t）=X（tk）為d（n）的傅立葉逆變換。同樣在接收端可以采用相反的方法，即離散傅立葉變換得到：由上面的分析可以看出OFDM的調(diào)制可以由IDFT實現(xiàn)，而解調(diào)可由DFT實現(xiàn)。當系統(tǒng)中的子載波數(shù)很大時，

37、可以采用快速傅立葉變換（FFT/IF2FT）來實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，以顯著地降低運算復雜度，從而在數(shù)字信號處理器DSP上比較容易實現(xiàn)，因此能夠達到簡化4G通信系統(tǒng)中硬件實現(xiàn)的復雜度并減少設備成本的效果，現(xiàn)存的還有諸如矢量變換方式、基于小波變換的離散小波多音頻調(diào)制方式等，但這些方式與OFDM相比，實現(xiàn)復雜度相對較高，因而一般不會用于4G通信系統(tǒng)。2.3 循環(huán)前綴基本原理在OFDM系統(tǒng)中，為了最大限度地消除符號間干擾，在每個OFDM符號之間要插入保護間隔，該保護間隔長度Tg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造成干擾。在這段保護間隔內(nèi)，可以不插入任何信號，即保護間隔

38、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(chǎn)生信道間干擾，即子載波之間的正交性遭到破壞，使不同的子載波之間產(chǎn)生干擾。為了消除由于多徑傳播造成的信道間干擾，將原來寬度為T的OFDM符號進行周期擴展，用擴展信號來填充保護間隔，如下圖3所示：將保護間隔內(nèi)的信號稱為循環(huán)前綴（Cyclicprefix）。由圖3可以看出，循環(huán)前綴中的信號與OFDM符號尾部寬度為Tg的部分相同。在實際系統(tǒng)中，OFDM符號在送入信道之前，首先要加入循環(huán)前綴，然后送入信道進行傳送。接收端首先將接收符號開始的寬度為Tg的部分丟棄，將剩余的寬度為T的部分進行傅立葉變換，然后進行解調(diào)。通過在OFDM符號內(nèi)加入循環(huán)

39、前綴可以保證在FFT周期內(nèi)，OFDM符號的延時副本內(nèi)所包含的波形的周期個數(shù)是整數(shù)。這樣，時延小于保護間隔Tg的時延信號就不會在解調(diào)的過程中產(chǎn)生信道間干擾。通過對上述兩個技術(shù)環(huán)節(jié)的分析可以看出，OFDM的調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以降低硬件實現(xiàn)的復雜度；循環(huán)前綴技術(shù)可以有效消除由于多徑傳播造成的信道間干擾影響。這些對于4G通信系統(tǒng)降低設備成本以及提高信號質(zhì)量都是至關(guān)重要的。3 OFDM與CDMA技術(shù)的比較分析作為4G中的核心技術(shù)，4G通信系統(tǒng)在頻譜利用率、高速率多媒體服務的支持、調(diào)制方式的靈活性及抗多徑信道干擾等方面優(yōu)于3G通信系統(tǒng)。這主要緣于4G采用的OFDM技術(shù)與3G中采用的CDMA技術(shù)在其技術(shù)特點上存

40、在著差異。下面就從抗多徑干擾、調(diào)制技術(shù)以及峰均功率比這三個方面對OFDM與CDMA的技術(shù)特點進行對比分析。3.1 抗多徑干擾無線信道中，由于信道傳輸特性不理想容易產(chǎn)生多徑傳播效應，多徑傳播效應會造成接收信號相互重疊，產(chǎn)生信號波形間的相互干擾，使接收端判斷錯誤，從而嚴重地影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，易造成符號間干擾。CDMA系統(tǒng)中，為了減小多徑干擾，CDMA接收機采用了分離多徑（RAKE）分集接收技術(shù)來區(qū)分和綁定多路信號能量。為了減少干擾源，RAKE接收機提供一些分集增益。然而由于多路信號能量不相等，試驗證明，如果路徑數(shù)超過7或8條，這種信號能量的分散將使得信道估計精確度降低，RAKE的接收性能下降就會

41、很快。OFDM將高速率的信號轉(zhuǎn)換成低速率的信號，從而擴展了信號的周期，減弱了多徑傳播的影響，同時通過加循環(huán)前綴的方式，使各子載波之間相互正交，減少了ISI和各信道間的干擾，在4G的多媒體通信中能夠提高通信質(zhì)量。3.2 調(diào)制技術(shù)CDMA系統(tǒng)中，下行鏈路采用了多載波調(diào)制技術(shù)，但每條鏈路上的調(diào)制方式相同，上行鏈路不支持多載波調(diào)制，這使得CDMA系統(tǒng)喪失了一定的靈活性；同時，由于此鏈路的非正交性，使得不同調(diào)制方式的用戶會產(chǎn)生很大的噪聲干擾。OFDM的上、下行鏈路都采用多載波調(diào)制技術(shù)，并且每條鏈路中的調(diào)制方式也可以根據(jù)實際信道的狀況/自適應調(diào)制0,從而更加靈活。在信噪比（SNR）滿足一定要求的前提下，對

42、質(zhì)量好的信道可以采用高階調(diào)制技術(shù)（16QAM等）；在信道質(zhì)量差的情況下，可以采用低階調(diào)制技術(shù)（QPSK等），從而使系統(tǒng)可以在頻譜利用率和誤碼率之間得到最佳配置。3.3 峰均功率比峰均功率比就是峰值與均值的功率比，定義為信號的最大峰值功率和同一信號平均功率之比，簡稱峰均比。在實際應用中這是一個不容忽視的重要因素。因為較高的PAPR將導致發(fā)送端對功率放大器的線性要求也較高，這意味著要設備的功耗將增大，因此就要提供額外功率、電池備份和擴大設備的尺寸，從而導致設備成本的提高。CDMA系統(tǒng)的PAPR一般在5-11dB,并會隨著數(shù)據(jù)速率和使用碼數(shù)的增加而增加。OFDM信號是由多個獨立的經(jīng)過調(diào)制的正交子載波

43、信號疊加而成，這種合成信號有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，從而帶來較大的PAPR。目前，用來控制OFDM的PAPR的技術(shù)主要有以下兩種：（1）信號失真技術(shù)采用修剪技術(shù)、峰值窗口去除技術(shù)或峰值刪除技術(shù)使峰值振幅值簡單地線性去除。（2）擾碼技術(shù)采用擾碼技術(shù)，使生成的OFDM的互相關(guān)性盡量為0,從而使OFDM的PAPR減少。具體的實現(xiàn)技術(shù)包括：編碼、局部擾碼、部分發(fā)送序列。綜上所述，在抗多徑干擾、調(diào)制技術(shù)方面，OFDM的性能優(yōu)于CDMA技術(shù)，并且可以通過其他技術(shù)來降低其峰均功率比。與第三代移動通信系統(tǒng)相比，OFDM以其更加靈活的調(diào)制方式、更強的抗多徑干擾的能力以及更高的頻譜利用率，全面提高了4G通信系統(tǒng)

44、的性能，改善了4G移動業(yè)務的服務質(zhì)量，并且大幅度降低了4G通信系統(tǒng)的成本，因而成為4G中不可或缺的核心技術(shù)。4 結(jié)語OFDM通過頻域劃分互相正交的子信道使其頻譜效率與傳統(tǒng)的頻分復用技術(shù)相比有顯著提高，同時由于子信道可以劃分得很窄因而每一個子信道都很平坦，避免了使用復雜的均衡器。通過使用循環(huán)前綴，一方面消除了OFDM符號間干擾，另一方面保證了子載波之間的正交性，這對于頻率選擇性衰落信道克服多徑干擾尤其有效。但是，OFDM還不是盡善盡美并存在許多問題需要解決。日后在4G的深入研究中應考慮將OFDM與其他技術(shù)進行結(jié)合（OFDM-CDMA等），從而達到更好的通信質(zhì)量?；趯ьl信號的MIMO-OFDM

45、同步技術(shù)文章出處： 發(fā)布時間： 2011/03/07 | 373 次閱讀 | 0次推薦 | 0條留言 摘 要：MIMO-OFDM 技術(shù)將成為第4 代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，因MIMO-OFDM 對時間和頻率偏移非常敏感,因此MIMO-OFDM 同步顯得尤為重要。提出了一種新的MIMO-OFDM 定時同步和頻偏同步技術(shù)。以GCL 序列為基礎(chǔ)設計了一個新的符合MIMO-OFDM 同步技術(shù)的導頻序列，通過對該導頻序列進行2 次相關(guān)得到頻率估計，并將所得頻率運用到定時同步中，得到更為準確的時間估計。仿真結(jié)果表明，在相同的信噪比情況下，該方法可以使得系統(tǒng)的誤碼率和幀傳送誤碼率相對傳統(tǒng)方法

46、得到進一步減小。0 引言移動通信的目標是實現(xiàn)高質(zhì)量、高速率的移動多媒體傳輸。正交頻分復用( orthogONal frequencydivision multiplexing，OFDM) 技術(shù)被認為是實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N非常有效的手段。它利用許多并行的、低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖虞d波來實現(xiàn)一個高速率的數(shù)據(jù)通信。多輸入多輸出( multiple input multipleoutput,MIMO) 系統(tǒng)是在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線的通信系統(tǒng)，能夠有效地利用隨機衰落和可能存在的多徑傳播成倍地提高業(yè)務傳輸速率。MIMO 和OFDM 的結(jié)合是未來寬帶通信系統(tǒng)中一種很有前景的技術(shù)。但是，MIMO 和OF

47、DM 技術(shù)對同步要求較高，目前已經(jīng)提出了許多解決定時同步和頻率同步的方法。設計了一種基于GCL 序列的新的導頻信號應用于同步。GCL 序列不僅滿足很好的周期自相關(guān)性，也具有一定的互相關(guān)性，而且應用廣泛，符合導頻設計的要求。對新設計的導頻序列進行2 次相關(guān)運算得到頻率估計，并將所得頻率運用到定時同步中，從而獲得更為準確的時間估計。首先建立MIMO-OFDM 模型，然后計算它的定時同步和頻率同步，最后進行性能仿真和分析。1 MIMO-OFDM 的模型MIMO-OFDM 系統(tǒng)如圖1 所示，這里設置發(fā)送天線個數(shù)為Nt ，接收天線個數(shù)為Nr 。圖1 Nt * Nr MIMO-OFDM 模型從第p 個傳送

48、天線中傳送出來的OFDM 信號可以表示為：式中，N 為OFDM 符號的子載波數(shù)。假設系統(tǒng)運行于一個多徑環(huán)境，且信道最大延遲為d ，那么，發(fā)送天線p 和接收天線q 之間的信道可以表示為：式中，h(p ，q ) ( l ) 為p 和q 之間子信道的增益。在接收端，由多普勒效應或接收端和發(fā)送端的振蕩器內(nèi)部的不穩(wěn)定性引起的頻率偏移設為，則q 接收端的信號可以表示為：式中，q= 1，2，3，Nr ,w q ( n) 代表噪聲。2 同步算法2 1 導頻信號的設計設計的導頻信號如圖2 所示，它含有3 個訓練序列。前2 個由2 個相同的GCL 序列構(gòu)成，對于不同的天線，序列左移不同的長度，可根據(jù)仿真時同步估計

49、的優(yōu)劣來確定該長度。第3 個是1 個短的GCL序列，該序列是前1 個序列后K 位的重復。圖2 導頻信號2. 2 GCLGCL 序列被定義為：式中，( k ) mod ( m ) 意味著k 除以m 取模。ak =，M 與N 互質(zhì)，k= 0，N - 1 是一個長為N = sm2 的Chu 序列 ，這里m 和s 是任意的正整數(shù)。 bk ，k= 0，m- 1 是滿足絕對值為1 的任意復數(shù)。當存在頻率偏移 時，GCL 的周期相關(guān)性可以表示為：令k= ism+ d ，i= 0，1，m= 1 ; d= 0，1，sm-1。可以證明，當p = 時，相關(guān)函數(shù)不為零，則時間同步估計值為：2. 3 定時同步和頻率同步

50、由文獻 2 可以得到粗定時同步的計算公式：式中：利用式( 9) 求得的定時偏移d ，下面采取2 次相關(guān)計算對頻率偏移進行估計。首先，利用前2 個長訓練序列進行大范圍的相關(guān)計算，大概估計出頻率偏移：在進行頻率補償之后，利用后一個長序列和第3 個短序列再進行一次相關(guān)運算，求出更為精確的頻偏,表示如下：從式( 7) 可以看到，當存在頻率偏移時，定時同步的估計會出現(xiàn)偏差。因此，精確的定時同步可表示為:3 仿真結(jié)果和分析為了對提出的同步算法進行性能仿真，設定仿真參數(shù)如表1 所示。圖3 是高斯信道下定時同步幀接收正確率的仿真結(jié)果。從圖3 可以看出，新提出的同步方法相對于傳統(tǒng)的同步方法可以獲得更高的準確率，

51、例如要求正確率為1，前者的信噪比只需要為5 dB，而后者需要10 dB。圖4 是瑞利信道下定時同步幀接收正確率的仿真結(jié)果。從圖4 可以看到,新提出的同步方法總體上要比傳統(tǒng)的同步方法準確率高，只是在個別點上性能受到影響。表1 仿真參數(shù)圖3 高斯信道下定時同步的正確率圖4 瑞利信道下定時同步的正確率圖5 和圖6 分別為頻率偏移估計誤碼率和最小均方誤差的仿真結(jié)果。從圖5 和圖6 可以看出，新提出的同步方法在頻率偏移估計誤碼率和最小均方誤差性能上均比傳統(tǒng)的同步方法性能好，且隨著收發(fā)天線數(shù)的增加，2 種同步方法的誤碼率和最小均方誤差性能均隨之提高。此外,在信噪比大于20 dB之后，新提出的同步方法對系統(tǒng)

52、性能的改善尤為明顯。圖5 頻率偏移估計的誤碼率圖6 率偏移估計的最小均方誤差4 結(jié)束語對MIMO-OFDM 同步問題進行了研究，主要針對傳統(tǒng)算法誤碼率和幀接收率性能的不足，在GCL序列的基礎(chǔ)上引進了一種新的數(shù)據(jù)輔助算法。仿真結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的同步算法，新提出的算法能夠有效地提高頻率偏移估計的誤碼率和幀傳送性能。淺析OFDM 技術(shù)在應急通信系統(tǒng)中的應用文章出處： 發(fā)布時間： 2010/12/27 | 177 次閱讀 | 0次推薦 | 0條留言 摘要: 當前, 自然災害、公共衛(wèi)生事件以及公共安全事件在世界范圍內(nèi)頻頻發(fā)生, 應急通信系統(tǒng)在面對這些突發(fā)事件時扮演著越來越重要的角色。

53、本文首先分析了下一代移動通信核心技術(shù) OFDM 技術(shù)的原理及其特點, 并以McW iLL系統(tǒng)為例, 簡要分析了OFDM 技術(shù)在McW iLL應急通信系統(tǒng)的應用。最后得出結(jié)論OFDM 技術(shù)在未來的應急通信系統(tǒng)中將得到廣泛應用。1 概述近年來, 無論是自然災害的救援工作、公共衛(wèi)生事件的防疫工作還是安全事件的秩序維護工作都對公共事件的相關(guān)部門處理緊急響應事件提出了越來越高的要求。相應部門無論是在預警方案和組織管理協(xié)調(diào)的軟件方面, 還是相應通信設備和管理指揮系統(tǒng)的硬件配備方面, 都面臨著全新的考驗。因此,建設一套高效適用的應急通信系統(tǒng), 為公眾提供更及時的救助服務, 已成為當前一個重要而迫切的課題。作

54、為第四代移動通信技術(shù)的核心技術(shù)OFDM技術(shù), 其多載波的傳輸距離和圖像信號的流暢性均要優(yōu)越于單載波技術(shù), 適用于強調(diào)無線語音和無線視頻的實時性通信應急通信系統(tǒng)。2 OFDM 技術(shù)及特點OFDM技術(shù)即正交頻分復用技術(shù), 它的提出已有40年的歷史, 與已經(jīng)普遍應用的FDM 技術(shù)十分相似, OFDM 技術(shù)把高速的數(shù)據(jù)流通過串/并變換分配到速率相對較低的若干個頻率子信道中進行傳輸, 其第一個實際應用是軍用的無線高頻通信鏈路。與傳統(tǒng)技術(shù)相比, OFDM 技術(shù)具有以下一些優(yōu)點:1)通過對高速率數(shù)據(jù)流進行串/并轉(zhuǎn)換, 使得每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加, 從而有效地減少由于無線信道的時間彌散所帶來的

55、符號間的干擾, 進而減少了接收機內(nèi)均衡器的復雜度, 有時甚至可以不采用均衡器, 而僅僅通過插入循環(huán)前綴的方法消除符號間干擾的不利影響。2) OFDM 中由于各個子載波間存在正交性, 允許子信道的頻譜相互重疊, 因此, OFDM 系統(tǒng)可以最大限度地利用頻譜資源。OFDM 技術(shù)與傳統(tǒng)的FDM 技術(shù)帶寬利用率比較如圖1 所示。從圖1中可以看出, 傳統(tǒng)的FDM技術(shù)需要在兩個信道之間存在較大的頻率間隔來防止干擾, 這就降低了全部的頻譜利用率, 而應用OFDM技術(shù)的子載波正交復用技術(shù)大大減少了保護帶寬, 提高了頻譜利用率。圖1 FDM 與OFDM 帶寬利用率的比較。3)各個子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可以分別通

56、過采用離散傅里葉反變換和離散傅里葉變換來實現(xiàn), 而且當子載波數(shù)很多時, 還可以通過采用快速傅里葉反變換和快速傅里葉變換來實現(xiàn)。4) OFDM 系統(tǒng)物理層支持非對稱的高速率數(shù)據(jù)傳輸, 通過使用不同數(shù)據(jù)的子信道可以實現(xiàn)上下行鏈路中不同的傳輸速率。5) OFDM 技術(shù)易于和多種接入方式相結(jié)合使用。但是OFDM 系統(tǒng)由于存在多個正交的子載波,而且輸出信號是多個子信道信號的疊加, 因此與傳統(tǒng)技術(shù)相比, 也存在一些缺點:1)易受頻率偏差的影響。由于子信道的頻譜相互覆蓋, 這就對它們之間的正交性提出了嚴格的要求。無線信道的時變性在傳輸過程中造成的無線信號頻譜偏移, 或發(fā)射機與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏

57、差, 都會使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞, 導致子載波之間干擾。2)存在較高的峰值平均功率比。多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加, 因此如果多個信號的相位一致, 所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠高于信號的平均功率, 導致較大的峰值平均功率比。這就對發(fā)射機內(nèi)放大器的線性度得出了很高的要求, 因此可能帶來信號畸變, 使信號的頻譜發(fā)生變化, 從而導致各個子信道間的正交性遭到破壞, 產(chǎn)生干擾, 使系統(tǒng)的性能惡化。3 OFDM 技術(shù)在應急通信系統(tǒng)中的應用M cW iLL(多載波無線信息本地環(huán)路)寬帶無線接入系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的第一代寬帶無線接入系統(tǒng)。M cW iLL采用的是國際最先進的碼擴正交頻分多址、智能天線、空間零陷、聯(lián)合檢測等無線通信技術(shù)。采用McW iLL系統(tǒng)在應急通信中, 只要一只簡單的CPE 或者PCMCIA 卡, 無需進行現(xiàn)場安裝、調(diào)試, 就能夠迅速提供高速無線連接, 同時由于其可移動性, 便攜性, 能夠滿足應急通信的更多需要。M cW iLL系統(tǒng)由終端設備CPE、基站系統(tǒng)BTS