頻分復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)

同步技術(shù)與其它數(shù)字通信系統(tǒng)一樣，OFDM系統(tǒng)需要可靠的同步技術(shù)，包括定時(shí)同步、頻率同步和相位同步，其中頻率同步對(duì)系統(tǒng)的影響最大。移動(dòng)無(wú)線信道存在時(shí)變性，在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的頻率偏移，這會(huì)使OFDM系統(tǒng)子載波間的正交性遭到破壞，使子信道間的信號(hào)相互干擾，因此頻率同步是OFDM系統(tǒng)的一個(gè)重要問(wèn)題。為了不破壞子載波間的正交性，在接收端進(jìn)行FFT變換前，必須對(duì)頻率偏差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償?？刹捎醚h(huán)前綴方法對(duì)頻率進(jìn)行估計(jì)，即通過(guò)在時(shí)域內(nèi)把OFDM符號(hào)的后面部分插入到該符號(hào)的開(kāi)始部分，形成循環(huán)前綴。利用這一特性，可將信號(hào)延遲后與原信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，這樣循環(huán)前綴的相關(guān)輸出就可以用來(lái)估計(jì)頻率偏差。

峰值平均功率由于OFDM信號(hào)在時(shí)域上為N個(gè)正交子載波信號(hào)的疊加，當(dāng)這N個(gè)信號(hào)恰好都以峰值出現(xiàn)并將相加時(shí)，OFDM信號(hào)也產(chǎn)生最大峰值，該峰值功率是平均功率的N倍。這樣，為了不失真地傳輸這些高峰均值比的OFDM信號(hào)，對(duì)發(fā)送端和接收端的功率放大器和A/D變換器的線性度要求較高，且發(fā)送效率較低。解決方法一般有下述三種途徑：⑴信號(hào)失真技術(shù)采用峰值修剪技術(shù)和峰值窗口去除技術(shù)，使峰值振幅值簡(jiǎn)單地非線性去除;⑵采用編碼方法將峰值功率控制和信道編碼結(jié)合起來(lái)，選用合適的編碼和解碼方法，以避免出現(xiàn)較大的峰值信號(hào);⑶擾碼技術(shù)采用擾碼技術(shù)，對(duì)所產(chǎn)生OFDM信號(hào)的相位重新設(shè)置，使互相關(guān)性為0，這樣可以減少OFDM的PAPR。這里所采用的典型方法為PTS和SLM。

信道編碼和交織為了對(duì)抗無(wú)線衰落信道中的隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤，通常采用信道編碼和交織技術(shù)。OFDM系統(tǒng)本身具有利用信道分集特性的能力，一般的信道特性信息已被OFDM調(diào)整方式本身所利用，可以在子載波間進(jìn)行編碼，形成編碼的OFDMCOFDM即把OFDM技術(shù)與信道編碼、頻率時(shí)間交織結(jié)合起來(lái)，提高系統(tǒng)的性能，其編碼可以采用各種碼(如分組碼和卷積碼)?，F(xiàn)狀及其發(fā)展方向：OFDM技術(shù)良好的性能使其在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如：HDSL、ADSL、VDSL、DAB和DVB，無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11a和HIPERLAN2，以及無(wú)線城域網(wǎng)IEEE802.16等系統(tǒng)中。而在4G中，一方面帶寬作為移動(dòng)通信中非常希缺的資源，另一方面未來(lái)的移動(dòng)通信對(duì)服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)的多樣性及傳輸速率要求越來(lái)越高，使得OFDM將得到更廣泛的應(yīng)用。

頻分復(fù)用(FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing)就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶(或稱子信道)，每一個(gè)子信道傳輸1路信號(hào)。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之和，同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘?hào)互不干擾，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號(hào)互不干擾(條件之一)。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)以并行的方式工作，每一路信號(hào)傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延時(shí)分復(fù)用(TDM，Time Division Multiplexing)就是將提供給整個(gè)信道傳輸信息的時(shí)間劃分成若干時(shí)間片(簡(jiǎn)稱時(shí)隙)，并將這些時(shí)隙分配給每一個(gè)信號(hào)源使用，每一路信號(hào)在自己的時(shí)隙內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。時(shí)分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是時(shí)隙事先規(guī)劃分配好且固定不變，所以有時(shí)也叫同步時(shí)分復(fù)用。其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)隙分配固定，便于調(diào)節(jié)控制，適于數(shù)字信息的傳輸;缺點(diǎn)是當(dāng)某信號(hào)源沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的信道會(huì)出現(xiàn)空閑，而其他繁忙的信道無(wú)法占用這個(gè)空閑的信道，因此會(huì)降低線路的利用率。