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          4G通信系統(tǒng)中OFDM技術(shù)的分析

          作者: 時(shí)間:2013-09-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          : 2; widows: 2; webkit-text-size-adjust: auto; webkit-text-stroke-width: 0px">  在這段保護(hù)間隔內(nèi),可以不插入任何信號,即保護(hù)間隔是一段空閑的傳輸時(shí)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(jìn)行周期擴(kuò)展,用擴(kuò)展信號來填充保護(hù)間隔,如下圖3所示:

            將保護(hù)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(shí)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(jìn)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(jìn)行傅立葉變換,然后進(jìn)行解調(diào)。

            4G通信系統(tǒng)中OFDM技術(shù)的分析

            通過在OFDM符號內(nèi)加入循環(huán)前綴可以保證在FFT周期內(nèi),OFDM符號的延時(shí)副本內(nèi)所包含的波形的周期個(gè)數(shù)是整數(shù)。這樣,時(shí)延小于保護(hù)間隔Tg的時(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)的復(fù)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。這些對于系統(tǒng)降低設(shè)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),系統(tǒng)在頻譜利用率、高速率多媒體服務(wù)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采用的與3G中采用的CDMA技術(shù)在其技術(shù)特點(diǎn)上存在著差異。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(gè)方面對OFDM與CDMA的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)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(yīng),多徑傳播效應(yīng)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(cuò)誤,從而嚴(yán)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(jī)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(jī)提供一些分集增益。然而由于多路信號能量不相等,試驗(yàn)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(jì)精確度降低,RAKE的接收性能下降就會很快。

            OFDM將高速率的信號轉(zhuǎn)換成低速率的信號,從而擴(kuò)展了信號的周期,減弱了多徑傳播的影響,同時(shí)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(shí),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(shí)際信道的狀況/自適應(yīng)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



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