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OFDM—第四代無線通信的技術(shù)核心( 二 )

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OFDM不存在這個缺點，它答應(yīng)各載波間頻率互相混疊，采用了基于載波頻率正交的FFT調(diào)制，由于各個載波的中心頻點處沒有其他載波的頻譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個載波的正交 。盡管還是頻分復(fù)用，但已與過去的FDMA有了很大的不同：不再是通過很多帶通濾波器來實現(xiàn)，而是直接在基帶處理，這也是OFDM有別于其他系統(tǒng)的優(yōu)點之一 。OFDM的接收機實際上是一組解調(diào)器，它將不同載波搬移至零頻，然后在一個碼元周期內(nèi)積分，其他載波由于與所積分的信號正交，因此不會對這個積分結(jié)果產(chǎn)生影響 。OFDM的高數(shù)據(jù)速率與子載波的數(shù)量有關(guān)，增加子載波數(shù)目就能提高數(shù)據(jù)的傳送速率 。OFDM每個頻帶的調(diào)制方法可以不同，這增加了系統(tǒng)的靈活性，大多數(shù)通信系統(tǒng)都能提供兩種以上的業(yè)務(wù)來支持多個用戶，OFDM適用于多用戶的高靈活度、高利用率的通信系統(tǒng) 。
4 OFDM的主要技術(shù)
4．1 調(diào)制方式
OFDM系統(tǒng)的各個載波可以根據(jù)信道的條件來使用不同的調(diào)制，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則 。選擇滿足一定誤碼率的最佳調(diào)制方式可以獲得最大頻譜效率 。多徑信道的頻率選擇性衰落會導(dǎo)致接收信號功率大幅下降，達(dá)到30dB之多，信噪比也大幅下降 。使用與信噪比相匹配的調(diào)制方式可以提高頻譜利用率 。眾所周知，可靠性是通信系統(tǒng)運行是否良好的重要考核指標(biāo)，因此系統(tǒng)通常選擇BPSK或QPSK調(diào)制，這樣可以確保在信道最壞條件下的信噪比要求，但是這兩種調(diào)制的頻譜效率太低 。假如使用自適應(yīng)調(diào)制，那么在信道好的時候終端就可以使用較高的調(diào)制，同樣在終端靠近基站時，調(diào)制可以由BPSK（1bit/s/Hz）轉(zhuǎn)化成16QAM ~ 64QAM（4~6 bit/s/Hz），整個系統(tǒng)的頻譜利用率得到大幅度的改善，自適應(yīng)調(diào)制能夠使系統(tǒng)容量翻番 。但任何事物都有其兩面性，自適應(yīng)調(diào)制也不例外 。它要求信號必需包含一定的開銷比特，以告知接收端發(fā)射信號所采用的調(diào)制方式，并且，終端需要定期更新調(diào)制信息，這又勢必會增加更多的開銷比特 。OFDM技術(shù)將這個矛盾迎刃而解，通過采用功率控制和自適應(yīng)調(diào)制協(xié)調(diào)工作的技術(shù) 。信道好的時候，發(fā)射功率不變，可以增強調(diào)制方式（如64QAM），或者在低調(diào)制（如QPSK）時降低發(fā)射功率 。功率控制與自適應(yīng)調(diào)制要取得平衡，也就是說對于一個遠(yuǎn)端發(fā)射臺，它有良好的信道，若發(fā)送功率保持不變，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 。
失真、頻偏也是在選擇調(diào)制時必須考慮的因素 。傳輸?shù)姆蔷€性會造成互調(diào)失真（IMD），此時信號具有較高的噪聲電平，信噪比一般不會太高；失步和多普勒平移所造成的頻率偏移使信道間失去正交特性，僅僅1％的頻偏就會造成信噪比下降30dB 。信噪比限制了最大頻譜利用率只能接近5~7bit/s/Hz 。自適應(yīng)調(diào)制要求對信道的性能有充分的了解，假如在差的信道上使用較強的調(diào)制方式，那么就會產(chǎn)生很高的誤碼率，影響系統(tǒng)的可靠性 。多用戶OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻信道或參考碼字可以用來測試信道的好壞 。發(fā)送一個已知數(shù)據(jù)的碼字，在滿足通信極限的情況下測量出每條信道的信噪比，根據(jù)這個信噪比來確定最適合的調(diào)制方式 。
4．2 信道分配
為用戶分配信道有多種方式，最主要的兩種是分組信道分配、自適應(yīng)信道分配 。
4.2.1 分組信道
最簡單的方法是將信道分組分配給每個用戶，這樣可以使由于失真、各信道能量的不均衡和頻偏所造成的用戶間的干擾最小 。但載波分組會使信號輕易衰落 。載波跳頻可以解決這個問題 。分組隨機跳頻空閑時間較短，約11個字符時間 。利用時間交織和前向糾錯可以恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，但是會降低系統(tǒng)容量增加信號時延 。

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