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文檔簡介

1、所以在窄帶帶寬下能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù),然而這可以能在這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中顯得很重要。而且OFDM技術(shù)能同時分開至少超過1000個數(shù)字信號,碼間干擾顯得非常小,并且OFDM信號間的相鄰子載波之間相互重疊,所以從理論上講其頻譜利用率非常接近于奈奎斯特極限。因此大量的數(shù)據(jù)可以在窄帶的一般帶寬下發(fā)送出去,但是,由于OFDM的頻譜資源有限,因此在這樣的環(huán)境下顯得非常的重要。更為重要的是,超過1000個字符和數(shù)字信號可以被OFDM分開。所以其信道碼間的干擾顯得比較小,所以,在一定意義上來說,OFDM可以將其頻譜的一般利用率接近于奈奎斯特的極限由于通信路徑上傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間的變化而發(fā)生變化因

2、為隨著時間的變化和推移OFDM路徑上的傳輸數(shù)據(jù)的能力也會隨之的改變所以O(shè)FDM能動態(tài)地與之相協(xié)調(diào),并且接通和切斷相應(yīng)的載波來保證通信持續(xù)精確地進行;可以得到結(jié)論OFDM可以與通信路徑相協(xié)調(diào),更具體的將可以將載波去除或者來連接來繼續(xù)進行 該技術(shù)可以自動地檢測在傳輸介質(zhì)下哪一個特定的載波存在較高的信號衰減或干擾脈沖,并能采取合適的調(diào)制措施使指定頻率下的載波通信成功;4)該技術(shù)能提供隊列服務(wù),克服傳輸介質(zhì)中外界信號的干擾,因此OFDM技術(shù)適合在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區(qū)使用。高速的數(shù)據(jù)傳播及數(shù)字語音廣播都期望降低多徑效應(yīng)對信號的影響。這項OFDM技術(shù)能夠自行地探測到比

3、較確定的載波可以被傳輸介質(zhì)探測到,而且脈沖會被什么干擾,更具體來說可以采取一定的措施來使載波的傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)4) 一般意義上隊列的普通服務(wù)可以被提供。所以O(shè)FDM的技術(shù)在比較突出的位置和信號比較分散的區(qū)域,如高樓大廈,市井之地可以傳播出去。傳輸速度較快的數(shù)字的語音的廣播都希望可以免受多徑效應(yīng)對一般信號造成的副作用5) 衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€通信鏈路失敗,但是在多載波系統(tǒng)中,僅僅有很小一部分載波會受到干擾。對這些子信道還可以采用糾錯碼來進行糾錯??梢杂行У貙剐盘柌ㄐ伍g的干擾,適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當信道中因為多徑傳輸而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時,只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶

4、的信息受影響,其他的子載波未受損害,因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。6) 信道利用率很高,這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要;當子載波個數(shù)很大時,系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。5) 整個通信鏈路的最終失敗可以受到衰落或干擾,然而多載波傳輸?shù)囊话阆到y(tǒng)中,很少的一些子載波會被通信信路影響。當然可以用一些糾錯碼來對它進行改正能夠?qū)π盘栔g形成的波形的干擾進行抗爭,比較大的數(shù)據(jù)傳輸可以在信道較多的環(huán)境中能夠?qū)嵤?。當然碼間干擾能夠被有效的抑制,子載波如果落在頻帶的較低的地方可以對其攜帶的一些信息造成作用,其他的一些字頻帶并沒有受到副作用,因而可以大大提高信道的誤碼率信道利用率很高,這一點在

5、頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要;當子載波個數(shù)很大時,系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。一般意義上的信道可以提高其頻譜的利用率。在無線傳輸?shù)囊话銧顩r下頻譜的可以提高其資源利用率,當單個的子載波個數(shù)大大增大時,可以將系統(tǒng)的頻譜率接近于2Baud/Hz或發(fā)射機與接收機本地震蕩之間存在一定基礎(chǔ)的頻譜偏差,都會使得ofdmx系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞,導致子載波之間相互干擾(ICI),這種對頻偏敏感是ofdm主要缺點之一從另一方面來說一定意義上的信道頻譜的偏移可以在接受姐和本震蕩之間形成一定的影響,OFDM的子載波之間的正交性會被這種震蕩所破壞,因而會形成碼間干擾,這也是OFDM存在的主要缺點

6、多載波系統(tǒng)的輸出是多個共同子載波信道信號的疊加所得到的結(jié)果,因此如果多個子載波相位相比較一致時許多的子載波之間相互疊加可以形成多載波系統(tǒng)的最后輸出,所以它們之間的子載波向位相對來說相協(xié)調(diào)時導致出現(xiàn)比較大的峰值平均功率比(PAPR ,peak-average-power-rate).最終會形成相對來說很大的峰值功率比(PAPR ,peak-average-power-rate).所以進一步提高頻譜利用率仍有較大余地,另外,為降低插入CP帶來的頻譜損失,通常采用較長的DFT變換塊,但是,如此將會造成系統(tǒng)對載頻誤差及Doppler頻移非常敏感,引起系統(tǒng)性能下降,同時對信道估計帶來難度。針對這一點來說

7、,有些人提出基于小波/小波包的正交多載波調(diào)制技術(shù),作為對基于DFT的多載波調(diào)制技術(shù)OFDM的發(fā)展和改進因而可以將OFDM的頻譜利用率大大地增強,另一方面,為了可以將CP帶來的OFDM損失大大地降低,所以FFT變換的次數(shù)會比較大,然而,這樣做的話會對系統(tǒng)的載頻造成一定的影響系統(tǒng)對頻率偏移比較在意,系統(tǒng)的性能可能會因此受到影響,為了改善這一狀況,有些比較專業(yè)的人士提出了正交性多載波調(diào)制的一般技術(shù),這也是一般意義上的改進理論分析和仿真結(jié)果表明,小波/小波包調(diào)制技術(shù)具有與其他調(diào)制技術(shù)相同或更好的性能和參數(shù),同時具有更好的抗干擾性能。小波/小波包調(diào)制與多址技術(shù)結(jié)合,如基于小波包變換的多載波碼分多址系統(tǒng)(

8、WPDMCDMA),更貼近于現(xiàn)代無線多址通信系統(tǒng)的實際應(yīng)用,從而進一步表明小波/小波包調(diào)制技術(shù)的可行性與先進性,具有更加廣闊的發(fā)展前景從最終得到的結(jié)果顯示,更具有合理性的調(diào)制的技術(shù)和越來越美的性能和參數(shù)會被小波小波的技術(shù)相融合,更加美好的抗干擾的性能會包含在里面,小波包絡(luò)技術(shù)在一定程度上融合了多址的技術(shù)。比較明顯的就是多載波系統(tǒng)的小波變換,并且具有更加先進的效果,更接近于人們的真實生活,因此,會有比較好的發(fā)展機會子載波之間 的正交性會在到一定程度的破壞,而這對于OFDM來說是致命的,低俗的,不可取的會影響到OFDM的子載波之間的正交性,這個影響是存在很大問題的。且影響非常的惡劣Ofdm系統(tǒng)對定

9、時和頻率偏移敏感,特別是實際應(yīng)用中可能與FDMA-TDMA CDMA等碼分方式結(jié)合時,時獄和頻域同步顯得更為重要。由于頻率的一般性的飄逸會受到OFDM的作用,尤其是當運用到CDMAFDMA等一些分碼的行為時,怎樣將時域和頻域結(jié)合起來顯得比較關(guān)鍵特別是如何設(shè)計碼,才能充分發(fā)揮OFDM的頻率分集作用怎樣將OFDM的頻率之間的分集突出起作用這關(guān)系到OFDM編碼的設(shè)計問題 OFDM信號在時域上一般表現(xiàn)為N個正交子載波信號相互的疊加,當這N個信號恰好均以峰值相疊加時,OFDM信號也將會產(chǎn)生最大峰值,該峰值功率是平均功率的N倍。盡管峰值功率出現(xiàn)的概率較低,但為了不失真地傳輸這些高峰均功率比(Peak to

10、 Average Power Ratio, PAPR)的OFDM信號,發(fā)送端對高功率放大器(HPA)的線性度要求很高且發(fā)送效率極低,接收端對前端放大器以及A/D變換器的線性度要求也很高。很多的子載波在一定的條件下相互交織融合就會形成OFDM在時域上的表現(xiàn)形式,比較有趣的是,當這些子載波的峰值正好一致時,將會對OFDM的最大峰值造成影響,雖然這種情況不太可能出現(xiàn),為了可以更加有效的將這些數(shù)據(jù)發(fā)送出去,這就對OFDM發(fā)送端的線性度提出了比較高的要求,雖然這樣的發(fā)送率會比較低,但是這對前端的放大器的放大功能和OFDM的線性的變換也做出了比較高的標注因此,高的PAPR使得OFDM系統(tǒng)的性能大大下降甚至

11、直接影響實際應(yīng)用。為了解決這一問題,人們提出了基于信號畸變技術(shù)、信號擾碼技術(shù)和基于信號空間擴展等降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法。 編碼技術(shù):分組編碼的方法既可以絕對地降低PAPR,也具有一定的糾錯能力。這樣在一定程度上可以抑制碼間干擾哦,從而降低誤碼率,對ofdm的性能提高具有一定好處。OFDM信號的復包絡(luò)依賴于發(fā)送數(shù)據(jù)信號序列的非周期自相關(guān)函數(shù)旁瓣。如果旁瓣小,則信號的起伏就小,即PAPR小,就可以得到準恒定(Quasi-Constant)幅度信號。因此,需要尋找自相關(guān)函數(shù)旁瓣小的發(fā)送信號序列。Golay二進制序列(即Complementary)就是一種旁瓣小的序列。所以,OFDM的性能的下

12、降主要是由于PAPR值過高,這樣的話OFDM的實際效果就會大打扣。為了找出這一問題的解決方法,人們提出了各種方法,如信號的抗碼技術(shù),基于空間意義上的一般擴展的方法。都可以在一定程度上抑制PAPR,從而使系統(tǒng)的誤碼率得到一定的改善。碼間干擾也會被普遍的抑制。OFDM的信號主要是發(fā)送周期上的非相關(guān)的函數(shù)所構(gòu)成的非周期性的性的一些關(guān)系。如果你想是信號的起伏變化比較小的話,你可以將系統(tǒng)的果旁減小。這樣來說,系統(tǒng)的PAPR值就會被一定程度的抑制掉,效果還是非常明顯的。所以,我們可以將一些旁瓣會比較小的一些自相關(guān)函數(shù)來抑制其影響。二進制碼從一定意義上來說是一種這樣的序列使是它擴展到多相位序列,也仍然滿足旁

13、瓣小的特性??梢宰C明,Golay序列的PAPR不超過3dB。就算你把他的序列從一般擴展到復雜,也依舊會具備一些這樣的特性。另外我們可以得出結(jié)論Golay可能不會超過3dB(4) 在一般的衰落環(huán)境下,OFDM系統(tǒng)中均衡不是有效改善系統(tǒng)性能的方法。因為均衡的實質(zhì)是補償多徑信道引起的碼間干擾,而OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了多徑信道的分集特性, 從一般意義上來講,普遍環(huán)境下的OFDM系統(tǒng)可以將其性能大大的改善并且加強。因為碼間干擾會受到多徑信道的影響,而均衡技術(shù)就是用來補償其特性的,因而ofdm技術(shù)本身就利用了這一特征這時,可以考慮加均衡器以使CP的長度適當減小,即通過增加系統(tǒng)的復雜性換取系統(tǒng)頻帶利用率

14、的提高。在這種情況下,可以使用一些方法比若說加上均衡器,這樣就可以減小CP的長度,換句話說,為了提高系統(tǒng)的利用率可以增加系統(tǒng)的復雜程度采用擾碼技術(shù),使生成的OFDM的互相關(guān)性盡量為0,OFDM信號的相位進行重置,典型的有PTS和SLM。 3.3訓練序列和導頻及信道估計技術(shù) 接收端使用差分檢測時不需要信道估計,但仍需要一些導頻信號提供初始的相位參考,差分檢測可以降低系統(tǒng)的復雜度和導頻的數(shù)量,但卻損失了信噪比。尤其是在OFDM系統(tǒng)中,在系統(tǒng)采用相干檢測時,信道估計是必須的。此時可以使用訓練序列和導頻作為輔助信息,訓練序列通常用在非時變信道中,在時變信道中一般使用導頻信號。在OFDM系統(tǒng)中,導頻信號

15、是時頻二維的。為了提高估計的精度,可以插入連續(xù)導頻和分散導頻,導頻的數(shù)量是估計精度和系統(tǒng)復雜的折衷。導頻信號之間的間隔取決于信道的相干時間和相干帶寬,在時域上,導頻的間隔應(yīng)小于相干時間;在頻域上,導頻的間隔應(yīng)小于相干帶寬。在實際應(yīng)用中,根據(jù)具體情況而定。通過擾碼技術(shù)的普遍使用,這樣就可以使OFDM的互動關(guān)系將為0,為了可以使OFDM的相位可以得到一定程度上的從新設(shè)置,我們可以采取的方式有SLM和PTS技術(shù)。導頻信號將得到的序列進行訓練,這樣可以彌補一些因為相位損失而得到的誤差,也為接收端作了一定的參考,這樣的情況下可能會是信噪比降低,而在事變信號中我們通常會再增加導頻來提高心痛的精確度,信道之

16、間的相關(guān)時間以及間隔將影響系統(tǒng)的精確度,這在某中程度來說是系統(tǒng)復雜度的另外一種計算方法,導頻之間應(yīng)該村在一定的間隔,從時域上來講,這應(yīng)該低于系統(tǒng)的相關(guān)帶寬,信息序列的產(chǎn)生不依賴于導頻信號的插入與否,這是在很大程度對于系統(tǒng)的重新估計,實際過程中,具體問題具體分析式中:H(m)為信道h(n)的傅里葉轉(zhuǎn)換,Z(m)為符號間干擾和載波間干擾z(n)的傅里葉變換;W(m)是加性高斯白噪聲w(n)的傅里葉變換在上述式子中,Z(m)主要表示為載波間相互干擾和符號之間干擾的傅里葉表達式,W(m)和H(m)都是其對應(yīng)的傅里葉變換可以提供2.4k9.6kb/s以及14.4kb/s的電路交換語音業(yè)務(wù),還可以通過GP

17、RS和EDGE分別提供144kb/s和384 kb/s的分組交換數(shù)據(jù)IS-136系統(tǒng)占有全球市場9的份額,它可以提供9.6 IS-136的電路交換語音和傳真業(yè)務(wù),其最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達40k60 kb/s。IS-95系統(tǒng)占有的市場份額是14%,它能夠提供可變速率接入,其峰值速率分別可以達到9.6kb/s和14.4kb/s,還可以通過使用蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)CDPD(Cellular Digital Packet Data)網(wǎng)絡(luò)來提供19.2kb/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 能夠供應(yīng)14.4kb/s和2.4k-9.6k/s的電路互動的語音等服務(wù),另外還可以提供不同比特的分組之后獲得的交換數(shù)據(jù)主要通過EDGE和GP

18、RS來供應(yīng),這里面的IS-136包含了全球市場超過9成的份額,它還可以將數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)和傳真業(yè)務(wù)提供給人們使用,傳輸速率非常高。IS-95系統(tǒng)可以提供變速率接入,占有全球市場的13%。峰值訴率很高,可以達到14.3kb/s和9.6kb/s當然為了提供更加合理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),我們還可以使用蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),這樣會獲得更加合理的效果。對于窄帶CDMA來說,其主要問題在于擴頻增益與高速數(shù)據(jù)流之間的矛盾窄帶CDMA存在的最主要的矛盾是高速傳輸數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)的擴頻增益之間的相互關(guān)系保證相同帶寬的前提下,高速數(shù)據(jù)流所使用的擴頻增益就不能太高,這樣就大大限制了CDMA系統(tǒng)噪聲平均的優(yōu)點,從而使得系統(tǒng)的軟容量受到

19、一定的影響,如果保持原來的擴頻增益,則必須要相應(yīng)的提高帶寬。此外,CDMA系統(tǒng)內(nèi)的一個非常重要的特點是采用閉環(huán)的功率控制,這在電路交換系統(tǒng)中比較容易實現(xiàn),但對于分組業(yè)務(wù)來說,對信道進行探測,然后再返回功率控制命令會導致較大的時延,因此對于高速的無線分組業(yè)務(wù)來說,這種閉環(huán)的功率控制問題也存在缺陷。因此,今后希望通過OFDM這種方法來解決高速信息流在無線信道中的傳輸問題,從而可以滿足帶寬要求更高的多種多媒體業(yè)務(wù)和更快的網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度。在相同的背景條件下,要求高速傳輸數(shù)據(jù)流降低其擴頻增益,在這種條件下,CDMA的系統(tǒng)相對平均的噪聲的優(yōu)點就被限制了,因此也會影響到系統(tǒng)的軟容量,如果要求擴頻增益保持在原本

20、的數(shù)量級,就需要將系統(tǒng)的帶寬適當?shù)奶岣?。另一方面采用閉環(huán)的功率控制是CDMA系統(tǒng)一個很重要的優(yōu)勢,這樣可以簡單的存在于電路系統(tǒng)中。但是從另一方面,由于業(yè)務(wù)組的要求,返回的功率控制命令將會使系統(tǒng)出現(xiàn)比較大的延遲,所以這種閉環(huán)的功率控制問題存在比較大的漏洞,所以我們采取了OFDM來傳輸高速數(shù)據(jù)流,這樣就可以解決其存在的很大問題,因此多種媒體對傳播速率的要求將會得到滿足。限幅(Clipping)技術(shù):是一種簡單而有效的降低PAPR的方法,但是它可以導致帶內(nèi)信號的失真和帶外頻譜彌散,從而使誤碼率性能惡化。高速率編碼是一種對信碼進行的簡單編碼,它可以從統(tǒng)計特上降低大的PAPR出現(xiàn)的概率。幅度限制方法:

21、可以比較有效的降低OFDM的PAPR,但是它也存在一些問題,主要是可能會導致系統(tǒng)的信號失真,因而會大大提高系統(tǒng)的誤碼率。一般采用高速率編碼來降低系統(tǒng)PAPR出現(xiàn)的幾率,這種方法相對比較簡單。分組編碼的方法既可以絕對地降低PAPR,也具有一定的糾錯能力。OFDM信號的復包絡(luò)依賴于發(fā)送數(shù)據(jù)信號序列的非周期自相關(guān)函數(shù)旁瓣。如果旁瓣小,則信號的起伏就小,即PAPR小,就可以得到準恒定(Quasi-Constant)幅度信號。因此,需要尋找自相關(guān)函數(shù)旁瓣小的發(fā)送信號序列。Golay二進制序列即Complementary)就是一種旁瓣小的序列。即使是它擴展到多相位序列,也仍然滿足旁瓣小的特性??梢宰C明,Golay序列的PAPR不超過3dB。基于互余序列的分組碼的基本思想就是避免使用PAPR高的碼子。過采用基于互余序列的分組碼,在PAPR的控制在3-6dB情況下,系統(tǒng)可以得到很大的編碼增益,并改善了error-floor性能。 另外一種方法叫做分組編碼法,這種方法可行性很高,也可以對系統(tǒng)進行糾

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