正交頻分復(fù)用OFAM在4G中的應(yīng)用

1、.一將第三章放在第一章、正交頻分復(fù)用OFDM的背景. 2二、OFDM將第二章分布兩章，即原理一章，關(guān)鍵技術(shù)及特點(diǎn)一章。的原理及關(guān)鍵技術(shù)及特點(diǎn). 4（一）OFDM的基本原理. 4（二）OFDM系統(tǒng)的構(gòu)成及主要功能模塊. 5（三）OFDM的關(guān)鍵技術(shù). 61同步技術(shù). 62功率峰值與均值比（PARP）的解決. 73訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻及信道估計(jì)技術(shù). 8（四）不同類型的OFDM. 91V-OFDM. 92W-OFDM. 93F-OFDM. 94MIMO-OFDM. 105Multiband OFDM. 10將該部分放在最后一章中，（五）OFDM的特點(diǎn). 101、OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn). 102、OFDM技術(shù)的

2、缺陷. 11三、第四代通信技術(shù). 12（一）4G發(fā)展背景. 12（二）4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu). 14（三）4G關(guān)鍵技術(shù). 141.正交頻分復(fù)用（OFDM）. 152.智能天線(SA)與多入多出天線(MIMO)技術(shù). 153.軟件無(wú)線電技術(shù). 16（四）第四代通信技術(shù)的特點(diǎn). 171、主要優(yōu)勢(shì). 172、存在的缺陷. 19（五）第四代通信技術(shù)的發(fā)展展望. 21四作為最后一章。OFDM在4G中的應(yīng)用，研究方向論文建議：原理部分的書寫，應(yīng)該將OFDM的信號(hào)模型，系統(tǒng)模型（調(diào)制解調(diào)模型）的表達(dá)式，框圖寫在論文中。OFDM的重難點(diǎn)：同步技術(shù)、峰均比技術(shù)等盡量寫詳細(xì)一點(diǎn)。 在最后一章還可以將WIMAX、OFDM

3、A等技術(shù)列入。13 / 13.13正交頻分復(fù)用OFAM在4G中的應(yīng)用前言 近年來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)歷了3個(gè)主要發(fā)展階段。每一代的發(fā)展都是技術(shù)的突破和觀念的創(chuàng)新。第一代起源于20世紀(jì)80年代，主要采用模擬和頻分多址(FDMA)技術(shù)。第二代(2G)起源于90年代初期，主要采用時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)技術(shù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)可以提供更寬的頻帶，不僅傳輸話音，還能傳輸高速數(shù)據(jù)，從而提供快捷方便的無(wú)線應(yīng)用。然而，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)仍是基于地面標(biāo)準(zhǔn)不一的區(qū)域性通信系統(tǒng)，盡管其傳輸速率可高達(dá)2 Mb/s，但仍無(wú)法滿足多媒體通信的要求，因此，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)的研究隨

4、之應(yīng)運(yùn)而生。 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸；抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)陣列智能天線；大容量、低成本的無(wú)線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。移動(dòng)通信信道的突出特點(diǎn)之一就是信道存在多徑時(shí)延擴(kuò)展，它限制了數(shù)據(jù)速率的提高，因?yàn)槿绻麛?shù)據(jù)速率高于信道的相干帶寬，信號(hào)將產(chǎn)生嚴(yán)重失真，信號(hào)傳輸質(zhì)量大幅度下降。而OFDM技術(shù)由于具備頻譜利用率高，有較強(qiáng)的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴(kuò)散能力等特點(diǎn)，是對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N潛在的解決方案，因此，OFDM技術(shù)已基本被公認(rèn)為4G的核心技術(shù)之一。 一、正交頻分復(fù)用OFDM的背景 正交

5、頻分復(fù)用OFDM是一種多載波并行傳輸系統(tǒng)，通過(guò)延長(zhǎng)傳輸符號(hào)的周期，增強(qiáng)其抵抗回波的能力。與傳統(tǒng)的均衡器比較，它最大的特點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可大大降低成本，且在實(shí)際應(yīng)用中非常靈活，對(duì)高速數(shù)字通信量一種非常有潛力的技術(shù)。OFDM的概念于20世紀(jì)5060年代提出，1970年OFDM的專利被發(fā)表，其基本思想通過(guò)采用允許子信道頻譜重疊，但相互間又不影響的頻分復(fù)用（FDM）方法來(lái)并行傳送數(shù)據(jù)，主要用于軍用的無(wú)線高頻通信系統(tǒng)。但是,傳統(tǒng)的FDM(頻分復(fù)用)理論將帶寬分成幾個(gè)子信道,中間用保護(hù)頻帶來(lái)降低干擾,它們同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。例如:有線電視系統(tǒng)和模擬無(wú)線廣播等,接收機(jī)必須調(diào)諧到相應(yīng)的頻率。而OFDM系統(tǒng)比傳統(tǒng)的F

6、DM系統(tǒng)要求的帶寬要少得多。由于使用無(wú)干擾正交載波技術(shù),單個(gè)載波間無(wú)需保護(hù)頻帶,這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外,OFDM技術(shù)可動(dòng)態(tài)分配在子信道上的數(shù)據(jù)。為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量,多載波調(diào)制器可以智能地分配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上。傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,從而限制了其進(jìn)一步推廣。直到20世紀(jì)70年代,人們提出了采用DFT/IDFT(離散傅里葉變換/離散傅里葉逆變換)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)載波的調(diào)制,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使得OFDM技術(shù)更趨于實(shí)用化。80年代以后，OFDM的調(diào)制技術(shù)再一次成為研究熱點(diǎn)。例如在有線信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM調(diào)制技術(shù)，試驗(yàn)成功了16

7、QAM多路并行傳送19.2kbit/s的電話線MODEM。進(jìn)入90年代以后，OFDM的應(yīng)用又涉及到了利用移動(dòng)調(diào)頻（FM）和單邊帶（SSB）信道進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信、陸地移動(dòng)通信、高速數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL）、非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）、超高速數(shù)字用戶環(huán)路（VHDSL）、數(shù)字聲廣播（DAB）及高清晰度數(shù)字電視（HDTV）和陸地廣播等各種通信系統(tǒng)。近年來(lái)隨著數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)的飛速發(fā)展和高速、高性能DSP芯片的研制成功，移動(dòng)通信技術(shù)從基于頻分多址（FDMA）的模擬技術(shù)過(guò)渡到基于時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）的數(shù)字技術(shù)，其經(jīng)歷了三個(gè)主要發(fā)展階段。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）可以提供

8、更寬的頻帶和更高的數(shù)據(jù)傳輸，從而提供快捷方便的無(wú)線應(yīng)用。然而，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)仍無(wú)法滿足多媒體通信的要求。因此，人們需要尋找更先進(jìn)的移動(dòng)通信方式來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸率，要求在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，通信速率在一般情況下能達(dá)到50100 Mb/s，在極端惡劣的情況下保證6Mb/s的通信速率。于是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)的研究應(yīng)運(yùn)而生。 到目前為止人們還無(wú)法對(duì)4G通信進(jìn)行精確地定義，有人說(shuō)4G通信的概念來(lái)自其他無(wú)線服務(wù)的技術(shù)，從無(wú)線應(yīng)用協(xié)定、全球袖珍型無(wú)線服務(wù)到3G；有人說(shuō)4G通信是一個(gè)超越2010年以外的研究主題，4G通信是系統(tǒng)中的系統(tǒng)，可利用各種不同的無(wú)線技術(shù)；但不管人們對(duì)4G通信怎樣進(jìn)行定義，有

9、一點(diǎn)我們能夠肯定的是4G通信將是一個(gè)比3G通信更完美的新無(wú)線世界，它將可創(chuàng)造出許多消費(fèi)者難以想象的應(yīng)用。他采用柵格編碼技術(shù)、軟判決、信道自適應(yīng)技術(shù)、OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)來(lái)對(duì)抗無(wú)線信道對(duì)信號(hào)的干擾，提高信號(hào)的傳輸速率。其中OFDM技術(shù)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無(wú)線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時(shí)延小）的服務(wù)和更好的性能價(jià)格比，能為4G無(wú)線網(wǎng)提供更好的方案。例如無(wú)線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等，都將采用OFDM技術(shù)。因此OFDM技術(shù)作為4G的核心技術(shù)，已成為大家的共識(shí)。 二、OFDM的原理關(guān)鍵技術(shù)及特點(diǎn)（一）OFDM的基本原

10、理（結(jié)合公式、圖表說(shuō)明） OFDM的英文全稱為Orthogonal Frequency Divi-sion Multiplexing,中文義為正交頻分復(fù)用技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制(Multi-Carrier Modula-tion,MCM)的一種,是一種無(wú)線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無(wú)線信道的頻率響應(yīng)曲線通常是非平坦的,而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道,在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制,并且各子載波并行傳輸。這樣,每條鏈路都可以獨(dú)立調(diào)制,因而該系統(tǒng)不論在上行還是在下行鏈路上,都可以容易地同時(shí)容納多種混合調(diào)制方式。因此,盡管總的信道是非平坦的,且具有頻率選

11、擇性,但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的,在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸,信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬,這樣就可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交,于是它們的頻譜是相互重疊的,這樣不但減小了子載波間的相互干擾,同時(shí)又提高了頻譜利用率。由于這種技術(shù)具有在雜波干擾下傳送信號(hào)的能力,因此常常會(huì)被利用在容易被外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸環(huán)境中。OFDM技術(shù)的推出是為了提高載波的頻譜利用率,或者是為了改進(jìn)對(duì)多載波的調(diào)制用的,它的特點(diǎn)是各子載波相互正交,使擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊,從而減小了子載波間的相互干擾。在對(duì)每個(gè)載波完成調(diào)制以后,為了增加數(shù)據(jù)的吞吐量,提高數(shù)

12、據(jù)傳輸?shù)乃俣?它又采用了一種叫作HomePlug的處理技術(shù),來(lái)對(duì)所有將要被發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)位的載波進(jìn)行合并處理,把眾多的單個(gè)信號(hào)合并成一個(gè)獨(dú)立的傳輸信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。另外OFDM之所以備受關(guān)注,其中一條重要的原因是它可以利用離散傅里葉反變換/離散傅里葉逆變換(DFT/IDFT)代替多載波調(diào)制和解調(diào),而目前,采用DSP或FPGA實(shí)現(xiàn)DFT/IDFT的技術(shù)已非常成熟和方便。子載波間正交可以使載波間交疊而彼此間又不會(huì)因交疊失真,正交的子載波可通過(guò)離散傅里葉變換(DFT)獲得(在實(shí)際應(yīng)用中,用快速傅里葉變換FFT)。在接收端,對(duì)OFDM符號(hào)進(jìn)行解調(diào)的過(guò)程中,需要計(jì)算這些點(diǎn)上所對(duì)應(yīng)的每個(gè)子載波頻率的最大值,因?yàn)?/p>

13、在每個(gè)子載波頻率最大值處,所有其他子載波的頻譜值恰好為0,所以可以從多個(gè)相互重疊的子信道符號(hào)中提取每一個(gè)子信道符號(hào),而不會(huì)受到其他子信道的干擾。因此用正交子載波技術(shù)可以節(jié)省寶貴的頻率資源,如圖2,圖3所示。圖2 傳統(tǒng)的頻分復(fù)用（FDM）多載波技術(shù)圖3 OFDM多載波調(diào)制技術(shù)（二）OFDM系統(tǒng)的構(gòu)成及主要功能模塊OFDM系統(tǒng)組成如圖1所示。再做詳細(xì)一些。信道信 宿解符號(hào)映射發(fā)送濾波器信 源符號(hào)隱射串并轉(zhuǎn)換編碼交織插入導(dǎo)頻IFFT插保護(hù)間隔并串轉(zhuǎn)換DA發(fā)送濾波器去交織解碼并串轉(zhuǎn)換信道均衡頻串補(bǔ)償去導(dǎo)頻去保護(hù)間隔串并轉(zhuǎn)換ADFFT圖1OFDM系統(tǒng)的組成 OFDM系統(tǒng)的構(gòu)成可根據(jù)OFDM數(shù)據(jù)處理流程分

14、為發(fā)送部分的編碼器、交織器、調(diào)制映射、串并轉(zhuǎn)換器、子載波調(diào)制器、循環(huán)前綴、數(shù)模轉(zhuǎn)換及接收部分的去除循環(huán)前綴、時(shí)間與頻率同步器、子載波解調(diào)器、并串轉(zhuǎn)換器、解調(diào)映射、解交織、VB譯碼器等功能模塊。 OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中各部分功能簡(jiǎn)述如下。 (1)編碼器：信道編碼采用卷積糾錯(cuò)碼、或Reed-Solomon碼、維特比碼、TURBO碼等； (2)交織器：交織器用于降低在數(shù)據(jù)信道中的突發(fā)錯(cuò)誤，分散丟失的比特，達(dá)到降低誤碼率的目的； (3)調(diào)制映射：將符號(hào)映射到相應(yīng)的星座點(diǎn)上。這一過(guò)程產(chǎn)生IQ值，隨之送到緩沖器存儲(chǔ)，準(zhǔn)備送到IFFT上進(jìn)行變換； (4)串并轉(zhuǎn)換器：用于將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)； (5)子載波調(diào)

15、制器：IFFT快速、高效應(yīng)用離散傅立葉變換功能生成用于OFDM傳輸?shù)恼惠d波。OFDM的核心為IFFT，IFFT調(diào)制每一個(gè)子信道到高精度的正交載波上，信道化后的數(shù)據(jù)注入到一個(gè)并串緩沖器，串行數(shù)據(jù)通過(guò)加循環(huán)前綴和DAC變換為發(fā)送做準(zhǔn)備； (6)循環(huán)前綴：循環(huán)前綴為單個(gè)的OFDM符號(hào)個(gè)體創(chuàng)建一個(gè)保護(hù)帶，可以在信噪比邊緣損耗中極大的減少ISI； (7)時(shí)間與頻率同步器：接收系統(tǒng)中確定OFDM塊有用數(shù)據(jù)信息的開(kāi)始時(shí)刻，使接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的采樣時(shí)鐘頻率保持一致，克服頻率偏差； (8)VB譯碼器：屬于概率解碼。用來(lái)把接收到的卷積糾錯(cuò)編碼序列與所有可能的發(fā)送序列進(jìn)行比較，選擇一種距離最小的序列作為發(fā)送序列。（

16、三）OFDM的關(guān)鍵技術(shù)1同步技術(shù) 在OFDM系統(tǒng)中，N個(gè)符號(hào)的并行傳輸會(huì)使符號(hào)的延續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，因此它對(duì)時(shí)間的偏差不敏感。對(duì)于無(wú)線通信來(lái)說(shuō)，無(wú)線信道存在時(shí)變性，在傳輸中存在的頻率偏移會(huì)使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，相位噪聲對(duì)系統(tǒng)也有很大的損害。 由于發(fā)送端和接受端之間的采樣時(shí)鐘有偏差，每個(gè)信號(hào)樣本都一定程度地偏離它正確的采樣時(shí)間，此偏差隨樣本數(shù)量的增加而線性增大，盡管時(shí)間偏差破壞子載波之間的正交性，但是通常情況下可以忽略不計(jì)。當(dāng)采樣錯(cuò)誤可以被校正時(shí)，就可以用內(nèi)插濾波器來(lái)控制正確的時(shí)間進(jìn)行采樣。 相位噪聲有兩個(gè)基本的影響，其一是對(duì)所有的子載波引入了一個(gè)隨機(jī)相位變量，跟蹤技術(shù)和差分檢測(cè)可

17、以用來(lái)降低共同相位誤差的影響，其次也會(huì)引入一定量的信道間干擾（ICI），因?yàn)橄辔徽`差導(dǎo)致子載波的間隔不再是精確的1/T了。 載波頻率的偏移會(huì)使子信道之間產(chǎn)生干擾。OFDM系統(tǒng)的輸出信號(hào)是多個(gè)相互覆蓋的子信道的疊加，它們之間的正交性有嚴(yán)格的要求。無(wú)線信道時(shí)變性的一種具體體現(xiàn)就是多普勒頻移，多普勒頻移與載波頻率以及移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度都成正比。多普勒展寬會(huì)導(dǎo)致頻率發(fā)生彌散，引起信號(hào)發(fā)生畸變。從頻域上看，信號(hào)失真會(huì)隨發(fā)送信道的多普勒擴(kuò)展的增加而加劇。因此對(duì)于要求子載波嚴(yán)格同步的OFDM系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，載波的頻率偏移所帶來(lái)的影響會(huì)更加嚴(yán)重，如果不采取措施對(duì)這種信道間干擾（ICI）加以克服，系統(tǒng)的性能很難得到改善

18、。 OFDM中的同步通常包括3方面的內(nèi)容： 幀檢測(cè)，載波頻率偏差及校正，采樣偏差及校正。 由于同步是OFDM技術(shù)中的一個(gè)難點(diǎn)，因此，很多人也提出了很多OFDM同步算法，主要是針對(duì)循環(huán)擴(kuò)展和特殊的訓(xùn)練序列以及導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)進(jìn)行，其中較常用的有利用奇異值分解的ESPRIT同步算法和ML估計(jì)算法，其中ESPRIT算法雖然估計(jì)精度高，但計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大，而ML算法利用OFDM信號(hào)的循環(huán)前綴，可以有效地對(duì)OFDM信號(hào)進(jìn)行頻偏和時(shí)偏的聯(lián)合估計(jì)，而且與ESPRIT算法相比，其計(jì)算量要小得多。對(duì)OFDM技術(shù)的同步算法研究得比較多，需要根據(jù)具體的系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)和研究，利用各種算法融合進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)才是可行的。OFDM

19、系統(tǒng)對(duì)定時(shí)頻偏的要求是小于OFDM符號(hào)間隔的4%，對(duì)頻率偏移的要求大約要小于子載波間隔的1%2%，系統(tǒng)產(chǎn)生的3dB相位噪聲帶寬大約為子載波間隔的0.01%0.1%。2功率峰值與均值比（PARP）的解決OFDM包絡(luò)的不恒定性可以用PAPR來(lái)表示。PAPR（PeaktoAveragePower Ratio）是峰值功率與平均功率之比。PAPR越大，系統(tǒng)的包絡(luò)的不恒定性越大。因此要改善系統(tǒng)性能，就是要設(shè)法減小PAPR。 由于OFDM信號(hào)為多個(gè)正弦波的疊加，當(dāng)子載波個(gè)數(shù)多到一定程度時(shí)，由中心極限定理，OFDM符號(hào)波形將是一個(gè)高斯隨機(jī)過(guò)程，其包絡(luò)是不恒定的。這種現(xiàn)象在非線性限帶信道中是不希望出現(xiàn)的，經(jīng)非線

20、性放大器后，包絡(luò)中的起伏雖然可以減弱或消除，但與此同時(shí)卻使信號(hào)頻譜擴(kuò)展，其旁瓣將會(huì)干擾臨近頻道的信號(hào)。這在OFDM系統(tǒng)中將引起相鄰信道之間的干擾，破壞其正交性。一般而言，發(fā)射機(jī)中的高頻放大器HPA具有很強(qiáng)的非線性特征。為了不使頻譜擴(kuò)展得太厲害，HPA必須工作在有很大回退量（BacKOFf）的狀態(tài)，這樣會(huì)浪費(fèi)很大功率。因此如果沒(méi)有改善OFDM對(duì)非線性的敏感性的措施，OFDM技術(shù)將不能用于使用電池的傳輸系統(tǒng)，如手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備。一般通過(guò)以下幾種技術(shù)解決。 （1）限幅（Clipping）技術(shù)：是一種簡(jiǎn)單而有效的降低PAPR的方法，但是它可以導(dǎo)致帶內(nèi)信號(hào)的失真和帶外頻譜彌散，從而使誤碼率性能惡化。高速率

21、編碼是一種對(duì)信碼進(jìn)行的簡(jiǎn)單編碼，它可以從統(tǒng)計(jì)特性上降低大的PAPR出現(xiàn)的概率。 （2）編碼技術(shù)：分組編碼的方法既可以絕對(duì)地降低PAPR，也具有一定的糾錯(cuò)能力。OFDM信號(hào)的復(fù)包絡(luò)依賴于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)序列的非周期自相關(guān)函數(shù)旁瓣。如果旁瓣小，則信號(hào)的起伏就小，即PAPR小，就可以得到準(zhǔn)恒定（Quasi-Constant）幅度信號(hào)。因此，需要尋找自相關(guān)函數(shù)旁瓣小的發(fā)送信號(hào)序列。Golay二進(jìn)制序列（即Complementary）就是一種旁瓣小的序列。即使是它擴(kuò)展到多相位序列，也仍然滿足旁瓣小的特性。可以證明，Golay序列的PAPR不超過(guò)3dB?；诨ビ嘈蛄械姆纸M碼的基木思想就是避免使用PAPR高的碼

22、子。通過(guò)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。 （3）擾碼技術(shù)：采用擾碼技術(shù)，使生成的OFDM的互相關(guān)性盡量為0，從而使OFDM的PAPR減少。這里的擾碼技術(shù)可以對(duì)生成的OFDM信號(hào)的相位進(jìn)行重置，典型的有PTS和SLM。 3訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻及信道估計(jì)技術(shù) 接收端使用差分檢測(cè)時(shí)不需要信道估計(jì)，但仍需要一些導(dǎo)頻信號(hào)提供初始的相位參考，差分檢測(cè)可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和導(dǎo)頻的數(shù)量，但卻損失了信噪比。尤其是在OFDM系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)頻偏比較敏感，所以一般使用相干檢測(cè)。 在系統(tǒng)采用相干檢測(cè)時(shí)，信道估計(jì)是必須的。此時(shí)可以使用

23、訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻作為輔助信息，訓(xùn)練序列通常用在非時(shí)變信道中，在時(shí)變信道中一般使用導(dǎo)頻信號(hào)。在OFDM系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號(hào)是時(shí)頻二維的。為了提高估計(jì)的精度，可以插入連續(xù)導(dǎo)頻和分散導(dǎo)頻，導(dǎo)頻的數(shù)量是估計(jì)精度和系統(tǒng)復(fù)雜的折衷。導(dǎo)頻信號(hào)之間的間隔取決于信道的相干時(shí)間和相干帶寬，在時(shí)域上，導(dǎo)頻的間隔應(yīng)小于相干時(shí)間；在頻域上，導(dǎo)頻的間隔應(yīng)小于相干帶寬。在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)頻模式的設(shè)計(jì)要根據(jù)具體情況而定。（四）不同類型的OFDM采用OFDM技術(shù)的一個(gè)主要障礙是現(xiàn)在存在許多不兼容版本且沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前主要的OFDM技術(shù)有以下幾種。4.1V-OFDM由寬帶產(chǎn)品供應(yīng)商Iospan公司和Cisco系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)V-OFDM(

24、Vector OFDM)。該系統(tǒng)使用空間分集技術(shù),利用多重信號(hào)發(fā)射以提高帶寬,通過(guò)使用特殊天線和信號(hào)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。天線接收信號(hào)再進(jìn)行信號(hào)處理,使延遲信號(hào)合并變?yōu)楦叩臄?shù)據(jù)流。V-OFDM大多用于固定無(wú)線城域網(wǎng)(MAN)。4.2W-OFDM目前,W-OFDM(Wideband OFDM)已經(jīng)正式通過(guò)IEEE組織的認(rèn)證,成為IEEE 802.16a標(biāo)準(zhǔn)(無(wú)線城域網(wǎng)的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn))物理層調(diào)制技術(shù)。OFDM論壇稱Wi-LAN公司的W-OFDM應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)版本。W-OFDM使用的不是緊壓縮正交載波,而是在正交信道之間引入額外頻率空間。通過(guò)在W-OFDM數(shù)據(jù)的每一幀插入一些已知數(shù)據(jù)計(jì)算出傳輸信道的“估計(jì)”(這

25、個(gè)“估計(jì)”就是理論中的“傳輸函數(shù)”),并利用這個(gè)“估計(jì)”來(lái)糾正選頻衰落的影響。這能更好地減少干擾,并且對(duì)OFDM傳輸中存在的一些問(wèn)題(如抖動(dòng))有了更高的容忍度。無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)商務(wù)服務(wù)供應(yīng)商在城域網(wǎng)中使用W-OFDM,因?yàn)槌怯蚓W(wǎng)中的收發(fā)信機(jī)往往是在室外并需要更高的容錯(cuò)能力。4.3F-OFDMF-OFDM(Flash OFDM)是1998年由Bell實(shí)驗(yàn)室發(fā)明,后來(lái)由朗訊科技下設(shè)的Flarion公司推出商用化產(chǎn)品。相對(duì)V-OFDM、W-OFDM而言,它的特點(diǎn)是能在移動(dòng)環(huán)境下工作,是一種移動(dòng)寬帶接入Internet解決方案。F-OFDM在OFDM中引入快速跳頻擴(kuò)頻技術(shù),該技術(shù)在傳輸中不斷變換頻率,即在每

26、個(gè)時(shí)隙中可以根據(jù)跳頻圖樣來(lái)選擇每個(gè)用戶所用的子載波頻率。這種系統(tǒng)在比OFDM所需頻帶更寬的頻帶上傳輸信號(hào),將信號(hào)能量擴(kuò)展到更寬頻譜上,提高了信號(hào)的抗干擾能力。且由于高速切換子載波,因而相鄰節(jié)點(diǎn)可以使用相同頻率的子載波,可提高頻率利用效率。該技術(shù)與GSM后向兼容,可以為蜂窩電話用戶和其他移動(dòng)用戶提供寬帶服務(wù)。4.4MIMO-OFDMMIMO(Multiple Input Multiple Output,多輸入多輸出)-OFDM是一種將OFDM和MIMO相結(jié)合的技術(shù)。MIMO是該項(xiàng)技術(shù)的核心,是在收發(fā)兩端使用多個(gè)天線,每個(gè)收發(fā)天線對(duì)之間形成一個(gè)MIMO子信道,若各發(fā)射接收天線間的通道響應(yīng)獨(dú)立,則M

27、IMO系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道。通過(guò)這些并行空間信道獨(dú)立地傳輸信息使得數(shù)據(jù)傳輸率得以提高。而OFDM技術(shù)有極好的抗衰落特性,通過(guò)在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集。通過(guò)結(jié)合MI-MO和OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),利用時(shí)間、頻率和空間三種分集技術(shù),使無(wú)線系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限大大增加,而且大大提高頻譜利用率和業(yè)務(wù)覆蓋范圍5。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)傳輸速率,使用OFDM技術(shù)的無(wú)線通信網(wǎng)需要增加載波的數(shù)量,而這種方法會(huì)造成系統(tǒng)復(fù)雜度的增加,并增大系統(tǒng)的帶寬,這對(duì)今天的帶寬受限和功率受限的無(wú)線通信網(wǎng)系統(tǒng)就不太適合了。而MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率,因此

28、將MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合是適應(yīng)下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求的。因此,MIMO和OFDM的結(jié)合成為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中有效對(duì)抗頻率選擇性衰落、提高數(shù)據(jù)傳輸速率、增大系統(tǒng)容量的關(guān)鍵技術(shù)。4.5Multiband OFDM談M-OFDM時(shí)，要說(shuō)道實(shí)質(zhì)的問(wèn)題,比如，它為什么使用多帶oFDM技術(shù)，使用M-OFDM 技術(shù)解決什么問(wèn)題、與傳統(tǒng)OFDM有什么區(qū)別，等，諸如此類的問(wèn)題多多考慮一下。Multiband OFDM聯(lián)盟由50多個(gè)世界知名企業(yè)所組成,手機(jī)芯片制造商德州儀器(TI)是該聯(lián)盟的發(fā)起人之一。Samsung,Panasonic及Nokia都是該聯(lián)盟的成員。Multiband OFDM聯(lián)盟稱,

29、與W-OFDM相比,該技術(shù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)將更為強(qiáng)大,其中包括能輕松處理視頻流的能力。（五）OFDM的特點(diǎn)1、OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)。OFDM技術(shù)能同時(shí)分開(kāi)至少1000個(gè)數(shù)字信號(hào)，而且在干擾的信號(hào)周圍可以安全運(yùn)行的能力將直接威脅到目前市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)始流行的CDMA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展壯大的態(tài)勢(shì)，正是由于具有了這種特殊的信號(hào)“穿透能力”使得OFDM技術(shù)深受歐洲通信營(yíng)運(yùn)商以及手機(jī)生產(chǎn)商的喜愛(ài)和歡迎。（2）OFDM技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通信特性的突然變化，由于通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，所以O(shè)FDM能動(dòng)態(tài)地與之相適應(yīng)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波以保證持續(xù)進(jìn)行

30、成功的通信。該技術(shù)可以自動(dòng)地檢測(cè)到在傳輸介質(zhì)下，哪一個(gè)特定的載波存在高的信號(hào)衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調(diào)制措施來(lái)使指定頻率下的載波進(jìn)行成功通信。（3）OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€(gè)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(huì)受到干擾。對(duì)這些子信道還可以采用糾錯(cuò)碼來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)。OFDM技術(shù)特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號(hào)散播的地區(qū)。高速的數(shù)據(jù)傳播及數(shù)字語(yǔ)音廣播都希望降低多徑效應(yīng)對(duì)信號(hào)的影響。（4）OFDM技術(shù)可以有效地對(duì)抗信號(hào)波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)信道中因?yàn)槎鄰絺鬏敹霈F(xiàn)頻率選擇性衰落時(shí)，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波