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文档简介
1、所以在窄带带宽下能够发出大量的数据,然而这可以能在这一点在频谱资源有限的无线环境中显得很重要。而且OFDM技术能同时分开至少超过1000个数字信号,码间干扰显得非常小,并且OFDM信号间的相邻子载波之间相互重叠,所以从理论上讲其频谱利用率非常接近于奈奎斯特极限。因此大量的数据可以在窄带的一般带宽下发送出去,但是,由于OFDM的频谱资源有限,因此在这样的环境下显得非常的重要。更为重要的是,超过1000个字符和数字信号可以被OFDM分开。所以其信道码间的干扰显得比较小,所以,在一定意义上来说,OFDM可以将其频谱的一般利用率接近于奈奎斯特的极限由于通信路径上传送数据的能力会随时间的变化而发生变化因
2、为随着时间的变化和推移OFDM路径上的传输数据的能力也会随之的改变所以OFDM能动态地与之相协调,并且接通和切断相应的载波来保证通信持续精确地进行;可以得到结论OFDM可以与通信路径相协调,更具体的将可以将载波去除或者来连接来继续进行 该技术可以自动地检测在传输介质下哪一个特定的载波存在较高的信号衰减或干扰脉冲,并能采取合适的调制措施使指定频率下的载波通信成功;4)该技术能提供队列服务,克服传输介质中外界信号的干扰,因此OFDM技术适合在高层建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区使用。高速的数据传播及数字语音广播都期望降低多径效应对信号的影响。这项OFDM技术能够自行地探测到比
3、较确定的载波可以被传输介质探测到,而且脉冲会被什么干扰,更具体来说可以采取一定的措施来使载波的传输得以实现4) 一般意义上队列的普通服务可以被提供。所以OFDM的技术在比较突出的位置和信号比较分散的区域,如高楼大厦,市井之地可以传播出去。传输速度较快的数字的语音的广播都希望可以免受多径效应对一般信号造成的副作用5) 衰落或干扰能够导致整个通信链路失败,但是在多载波系统中,仅仅有很小一部分载波会受到干扰。对这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错。可以有效地对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时,只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带
4、的信息受影响,其他的子载波未受损害,因此系统总的误码率性能要好得多。6) 信道利用率很高,这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要;当子载波个数很大时,系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。5) 整个通信链路的最终失败可以受到衰落或干扰,然而多载波传输的一般系统中,很少的一些子载波会被通信信路影响。当然可以用一些纠错码来对它进行改正能够对信号之间形成的波形的干扰进行抗争,比较大的数据传输可以在信道较多的环境中能够实施。当然码间干扰能够被有效的抑制,子载波如果落在频带的较低的地方可以对其携带的一些信息造成作用,其他的一些字频带并没有受到副作用,因而可以大大提高信道的误码率信道利用率很高,这一点在
5、频谱资源有限的无线环境中尤为重要;当子载波个数很大时,系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。一般意义上的信道可以提高其频谱的利用率。在无线传输的一般状况下频谱的可以提高其资源利用率,当单个的子载波个数大大增大时,可以将系统的频谱率接近于2Baud/Hz或发射机与接收机本地震荡之间存在一定基础的频谱偏差,都会使得ofdmx系统子载波之间的正交性遭到破坏,导致子载波之间相互干扰(ICI),这种对频偏敏感是ofdm主要缺点之一从另一方面来说一定意义上的信道频谱的偏移可以在接受姐和本震荡之间形成一定的影响,OFDM的子载波之间的正交性会被这种震荡所破坏,因而会形成码间干扰,这也是OFDM存在的主要缺点
6、多载波系统的输出是多个共同子载波信道信号的叠加所得到的结果,因此如果多个子载波相位相比较一致时许多的子载波之间相互叠加可以形成多载波系统的最后输出,所以它们之间的子载波向位相对来说相协调时导致出现比较大的峰值平均功率比(PAPR ,peak-average-power-rate).最终会形成相对来说很大的峰值功率比(PAPR ,peak-average-power-rate).所以进一步提高频谱利用率仍有较大余地,另外,为降低插入CP带来的频谱损失,通常采用较长的DFT变换块,但是,如此将会造成系统对载频误差及Doppler频移非常敏感,引起系统性能下降,同时对信道估计带来难度。针对这一点来说
7、,有些人提出基于小波/小波包的正交多载波调制技术,作为对基于DFT的多载波调制技术OFDM的发展和改进因而可以将OFDM的频谱利用率大大地增强,另一方面,为了可以将CP带来的OFDM损失大大地降低,所以FFT变换的次数会比较大,然而,这样做的话会对系统的载频造成一定的影响系统对频率偏移比较在意,系统的性能可能会因此受到影响,为了改善这一状况,有些比较专业的人士提出了正交性多载波调制的一般技术,这也是一般意义上的改进理论分析和仿真结果表明,小波/小波包调制技术具有与其他调制技术相同或更好的性能和参数,同时具有更好的抗干扰性能。小波/小波包调制与多址技术结合,如基于小波包变换的多载波码分多址系统(
8、WPDMCDMA),更贴近于现代无线多址通信系统的实际应用,从而进一步表明小波/小波包调制技术的可行性与先进性,具有更加广阔的发展前景从最终得到的结果显示,更具有合理性的调制的技术和越来越美的性能和参数会被小波小波的技术相融合,更加美好的抗干扰的性能会包含在里面,小波包络技术在一定程度上融合了多址的技术。比较明显的就是多载波系统的小波变换,并且具有更加先进的效果,更接近于人们的真实生活,因此,会有比较好的发展机会子载波之间 的正交性会在到一定程度的破坏,而这对于OFDM来说是致命的,低俗的,不可取的会影响到OFDM的子载波之间的正交性,这个影响是存在很大问题的。且影响非常的恶劣Ofdm系统对定
9、时和频率偏移敏感,特别是实际应用中可能与FDMA-TDMA CDMA等码分方式结合时,时狱和频域同步显得更为重要。由于频率的一般性的飘逸会受到OFDM的作用,尤其是当运用到CDMAFDMA等一些分码的行为时,怎样将时域和频域结合起来显得比较关键特别是如何设计码,才能充分发挥OFDM的频率分集作用怎样将OFDM的频率之间的分集突出起作用这关系到OFDM编码的设计问题 OFDM信号在时域上一般表现为N个正交子载波信号相互的叠加,当这N个信号恰好均以峰值相叠加时,OFDM信号也将会产生最大峰值,该峰值功率是平均功率的N倍。尽管峰值功率出现的概率较低,但为了不失真地传输这些高峰均功率比(Peak to
10、 Average Power Ratio, PAPR)的OFDM信号,发送端对高功率放大器(HPA)的线性度要求很高且发送效率极低,接收端对前端放大器以及A/D变换器的线性度要求也很高。很多的子载波在一定的条件下相互交织融合就会形成OFDM在时域上的表现形式,比较有趣的是,当这些子载波的峰值正好一致时,将会对OFDM的最大峰值造成影响,虽然这种情况不太可能出现,为了可以更加有效的将这些数据发送出去,这就对OFDM发送端的线性度提出了比较高的要求,虽然这样的发送率会比较低,但是这对前端的放大器的放大功能和OFDM的线性的变换也做出了比较高的标注因此,高的PAPR使得OFDM系统的性能大大下降甚至
11、直接影响实际应用。为了解决这一问题,人们提出了基于信号畸变技术、信号扰码技术和基于信号空间扩展等降低OFDM系统PAPR的方法。 编码技术:分组编码的方法既可以绝对地降低PAPR,也具有一定的纠错能力。这样在一定程度上可以抑制码间干扰哦,从而降低误码率,对ofdm的性能提高具有一定好处。OFDM信号的复包络依赖于发送数据信号序列的非周期自相关函数旁瓣。如果旁瓣小,则信号的起伏就小,即PAPR小,就可以得到准恒定(Quasi-Constant)幅度信号。因此,需要寻找自相关函数旁瓣小的发送信号序列。Golay二进制序列(即Complementary)就是一种旁瓣小的序列。所以,OFDM的性能的下
12、降主要是由于PAPR值过高,这样的话OFDM的实际效果就会大打扣。为了找出这一问题的解决方法,人们提出了各种方法,如信号的抗码技术,基于空间意义上的一般扩展的方法。都可以在一定程度上抑制PAPR,从而使系统的误码率得到一定的改善。码间干扰也会被普遍的抑制。OFDM的信号主要是发送周期上的非相关的函数所构成的非周期性的性的一些关系。如果你想是信号的起伏变化比较小的话,你可以将系统的果旁减小。这样来说,系统的PAPR值就会被一定程度的抑制掉,效果还是非常明显的。所以,我们可以将一些旁瓣会比较小的一些自相关函数来抑制其影响。二进制码从一定意义上来说是一种这样的序列使是它扩展到多相位序列,也仍然满足旁
13、瓣小的特性。可以证明,Golay序列的PAPR不超过3dB。就算你把他的序列从一般扩展到复杂,也依旧会具备一些这样的特性。另外我们可以得出结论Golay可能不会超过3dB(4) 在一般的衰落环境下,OFDM系统中均衡不是有效改善系统性能的方法。因为均衡的实质是补偿多径信道引起的码间干扰,而OFDM技术本身已经利用了多径信道的分集特性, 从一般意义上来讲,普遍环境下的OFDM系统可以将其性能大大的改善并且加强。因为码间干扰会受到多径信道的影响,而均衡技术就是用来补偿其特性的,因而ofdm技术本身就利用了这一特征这时,可以考虑加均衡器以使CP的长度适当减小,即通过增加系统的复杂性换取系统频带利用率
14、的提高。在这种情况下,可以使用一些方法比若说加上均衡器,这样就可以减小CP的长度,换句话说,为了提高系统的利用率可以增加系统的复杂程度采用扰码技术,使生成的OFDM的互相关性尽量为0,OFDM信号的相位进行重置,典型的有PTS和SLM。 3.3训练序列和导频及信道估计技术 接收端使用差分检测时不需要信道估计,但仍需要一些导频信号提供初始的相位参考,差分检测可以降低系统的复杂度和导频的数量,但却损失了信噪比。尤其是在OFDM系统中,在系统采用相干检测时,信道估计是必须的。此时可以使用训练序列和导频作为辅助信息,训练序列通常用在非时变信道中,在时变信道中一般使用导频信号。在OFDM系统中,导频信号
15、是时频二维的。为了提高估计的精度,可以插入连续导频和分散导频,导频的数量是估计精度和系统复杂的折衷。导频信号之间的间隔取决于信道的相干时间和相干带宽,在时域上,导频的间隔应小于相干时间;在频域上,导频的间隔应小于相干带宽。在实际应用中,根据具体情况而定。通过扰码技术的普遍使用,这样就可以使OFDM的互动关系将为0,为了可以使OFDM的相位可以得到一定程度上的从新设置,我们可以采取的方式有SLM和PTS技术。导频信号将得到的序列进行训练,这样可以弥补一些因为相位损失而得到的误差,也为接收端作了一定的参考,这样的情况下可能会是信噪比降低,而在事变信号中我们通常会再增加导频来提高心痛的精确度,信道之
16、间的相关时间以及间隔将影响系统的精确度,这在某中程度来说是系统复杂度的另外一种计算方法,导频之间应该村在一定的间隔,从时域上来讲,这应该低于系统的相关带宽,信息序列的产生不依赖于导频信号的插入与否,这是在很大程度对于系统的重新估计,实际过程中,具体问题具体分析式中:H(m)为信道h(n)的傅里叶转换,Z(m)为符号间干扰和载波间干扰z(n)的傅里叶变换;W(m)是加性高斯白噪声w(n)的傅里叶变换在上述式子中,Z(m)主要表示为载波间相互干扰和符号之间干扰的傅里叶表达式,W(m)和H(m)都是其对应的傅里叶变换可以提供2.4k9.6kb/s以及14.4kb/s的电路交换语音业务,还可以通过GP
17、RS和EDGE分别提供144kb/s和384 kb/s的分组交换数据IS-136系统占有全球市场9的份额,它可以提供9.6 IS-136的电路交换语音和传真业务,其最高数据传输速率可达40k60 kb/s。IS-95系统占有的市场份额是14%,它能够提供可变速率接入,其峰值速率分别可以达到9.6kb/s和14.4kb/s,还可以通过使用蜂窝数字分组数据CDPD(Cellular Digital Packet Data)网络来提供19.2kb/s数据业务。 能够供应14.4kb/s和2.4k-9.6k/s的电路互动的语音等服务,另外还可以提供不同比特的分组之后获得的交换数据主要通过EDGE和GP
18、RS来供应,这里面的IS-136包含了全球市场超过9成的份额,它还可以将数据交换业务和传真业务提供给人们使用,传输速率非常高。IS-95系统可以提供变速率接入,占有全球市场的13%。峰值诉率很高,可以达到14.3kb/s和9.6kb/s当然为了提供更加合理的数据业务,我们还可以使用蜂窝数字分组数据业务,这样会获得更加合理的效果。对于窄带CDMA来说,其主要问题在于扩频增益与高速数据流之间的矛盾窄带CDMA存在的最主要的矛盾是高速传输数据流和系统的扩频增益之间的相互关系保证相同带宽的前提下,高速数据流所使用的扩频增益就不能太高,这样就大大限制了CDMA系统噪声平均的优点,从而使得系统的软容量受到
19、一定的影响,如果保持原来的扩频增益,则必须要相应的提高带宽。此外,CDMA系统内的一个非常重要的特点是采用闭环的功率控制,这在电路交换系统中比较容易实现,但对于分组业务来说,对信道进行探测,然后再返回功率控制命令会导致较大的时延,因此对于高速的无线分组业务来说,这种闭环的功率控制问题也存在缺陷。因此,今后希望通过OFDM这种方法来解决高速信息流在无线信道中的传输问题,从而可以满足带宽要求更高的多种多媒体业务和更快的网络浏览速度。在相同的背景条件下,要求高速传输数据流降低其扩频增益,在这种条件下,CDMA的系统相对平均的噪声的优点就被限制了,因此也会影响到系统的软容量,如果要求扩频增益保持在原本
20、的数量级,就需要将系统的带宽适当的提高。另一方面采用闭环的功率控制是CDMA系统一个很重要的优势,这样可以简单的存在于电路系统中。但是从另一方面,由于业务组的要求,返回的功率控制命令将会使系统出现比较大的延迟,所以这种闭环的功率控制问题存在比较大的漏洞,所以我们采取了OFDM来传输高速数据流,这样就可以解决其存在的很大问题,因此多种媒体对传播速率的要求将会得到满足。限幅(Clipping)技术:是一种简单而有效的降低PAPR的方法,但是它可以导致带内信号的失真和带外频谱弥散,从而使误码率性能恶化。高速率编码是一种对信码进行的简单编码,它可以从统计特上降低大的PAPR出现的概率。幅度限制方法:
21、可以比较有效的降低OFDM的PAPR,但是它也存在一些问题,主要是可能会导致系统的信号失真,因而会大大提高系统的误码率。一般采用高速率编码来降低系统PAPR出现的几率,这种方法相对比较简单。分组编码的方法既可以绝对地降低PAPR,也具有一定的纠错能力。OFDM信号的复包络依赖于发送数据信号序列的非周期自相关函数旁瓣。如果旁瓣小,则信号的起伏就小,即PAPR小,就可以得到准恒定(Quasi-Constant)幅度信号。因此,需要寻找自相关函数旁瓣小的发送信号序列。Golay二进制序列即Complementary)就是一种旁瓣小的序列。即使是它扩展到多相位序列,也仍然满足旁瓣小的特性。可以证明,Golay序列的PAPR不超过3dB。基于互余序列的分组码的基本思想就是避免使用PAPR高的码子。过采用基于互余序列的分组码,在PAPR的控制在3-6dB情况下,系统可以得到很大的编码增益,并改善了error-floor性能。 另外一种方法叫做分组编码法,这种方法可行性很高,也可以对系统进行纠
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