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影響無線通信未來的幾項技術(shù)革新( 二 )

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1. 正交頻分復(fù)用（OFDM）和多載波通信
正交頻分復(fù)用（OFDM）是多載波傳輸?shù)奶乩?，一個高速的數(shù)據(jù)流用多個低速的子載波進行傳輸 。由于超大規(guī)模集成電路（VLSI）的進步，使得高速大規(guī)模的快速傅立葉變換（FFT）芯片成為可能，OFDM技術(shù)也成為了商用高速寬帶無線通信技術(shù)的主要候選 。另外，OFDM技術(shù)還擁有許多獨特的性質(zhì)使得它頗具吸引力：由于低速并行子載波上符號速率的增加，OFDM技術(shù)可以對抗多徑衰落和碼間干擾 。（對于給定的延時擴展，OFDM接收機的復(fù)雜度大大小于單載波情況下使用均衡技術(shù) 。）；OFDM技術(shù)通過運用自適應(yīng)調(diào)制和子載波上的功率分配技術(shù)有效的利用了射頻頻帶資源，而這些都可以用可編程數(shù)字信號處理器實現(xiàn)；由于窄帶干擾只能作用于子載波的一小部分，OFDM技術(shù)因而具有了抗窄帶干擾能力；與其他寬帶接入技術(shù)不同，OFDM技術(shù)無需連續(xù)的帶寬資源；OFDM是單頻網(wǎng)絡(luò)成為可能，而這非常適用于廣播應(yīng)用 。
事實上，在過去的幾年，OFDM技術(shù)已廣泛用于寬帶數(shù)據(jù)通信中，如高達1.6Mb/s的高比特率數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL）、高達6Mb/s的非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）、高達100Mb/s的超高數(shù)率數(shù)字用戶環(huán)路（VDSL）、數(shù)字音頻廣播、數(shù)字視頻廣播 。OFDM還被引入新的無線局域網(wǎng)標準，包括IEEE 802.11a和IEEE 802.11g，在5GHz范圍提供高達54Mb/s的速率 。在高性能局域網(wǎng)如HIPERLAN/2和ETSI-BRAN中也有采用 。OFDM技術(shù)還被用于了IEEE 802.16的城域網(wǎng)標準和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播（ISDB-T）設(shè)備中 。
當今的潮流表明，OFDM技術(shù)將成為第四代寬帶多媒體無線通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù) 。然而在該技術(shù)得以廣泛應(yīng)用之前還有若干問題需要解決 。與單載波調(diào)制相比，OFDM技術(shù)有以下缺點：
OFDM固有的較高峰均功率比（PAPR），這會降低射頻放大器的功率利用率 。因為多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此假如多個信號的相位一致，那么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 。這就對發(fā)射機內(nèi)放大器的線性提出了很高的要求，否則會帶來信號畸變，使信號頻譜發(fā)生變化，從而導(dǎo)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 。
多載波系統(tǒng)對于頻率偏移和相位噪聲非常敏感 。由于無線信道的時變性，在傳輸過程中出現(xiàn)無線信號的頻率偏移或發(fā)射機與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差都會使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生子載波間的干擾（ICI），這將大大降低系統(tǒng)性能，除非采用適當?shù)难a償技術(shù) 。
以上的問題影響了OFDM技術(shù)的廣泛應(yīng)用 。如ETSI的HIPERLAN/1標準在1996年曾考慮了OFDM技術(shù)，卻最終放棄 。從那以后，許多研究多載波通信的大學(xué)和實驗室開始考慮如何解決以上兩個問題 。由于其固有的采用自適應(yīng)調(diào)制和子載波間的功率分配的方便性，OFDM技術(shù)仍是未來寬帶無線領(lǐng)域的一種優(yōu)秀的調(diào)制技術(shù) 。將軟件無線電技術(shù)和智能天線技術(shù)與之結(jié)合，OFDM技術(shù)將獲得更大的性能提高 。越來越多的新的多載波通信思想結(jié)合了OFDM技術(shù)和單載波系統(tǒng)如擴頻技術(shù)的優(yōu)點 。
2. 超寬帶（UWB）技術(shù)
超寬帶（UWB）調(diào)制技術(shù)采用上升和下降時間都非?？斓幕鶐}沖成形，這樣脈沖占用的帶寬高達幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達幾百Mbps 。這樣避免了傳統(tǒng)的窄帶調(diào)制技術(shù)所需的上變頻過程 。另外由于發(fā)射機的脈沖成形不經(jīng)過上變頻直接用于天線，UWB技術(shù)可以利用低成本的寬帶發(fā)射設(shè)備 。
UWB技術(shù)除了帶寬大，通信速率高之外，還有許多其他有點 。首先，UWB通信的保密性好，其系統(tǒng)發(fā)射功率譜密度非常低，有用信息完全沉沒在噪聲中，被檢測到的概率很低 。其次，UWB能抗多徑衰落，因為UWB系統(tǒng)每次的脈沖發(fā)射時間很短，在反射波到達之前，直射波的發(fā)射和接收已經(jīng)完成，所以UWB系統(tǒng)適合在高速移動環(huán)境下使用 。而且，UWB通信被稱為無載波的基帶通信，它幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需要的射頻和微波器件很少，因此減小了系統(tǒng)復(fù)雜性 ?？梢哉f，UWB通信是一種低成本、低功耗、高速率、簡單有效的優(yōu)秀無線通信方式 。

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