CDMA與OFDM之技術(shù)比較

　　CDMA與OFDM之技術(shù)比較

　　OFDM控制信道插入方式頻譜利用率、支持高速率多媒體服務(wù)、系統(tǒng)容量、抗多徑信道干擾等因素是目前大多數(shù)固定寬帶無(wú)線接入設(shè)備商在選擇CDMA(碼分多址)或OFDM(正交頻分復(fù)用)作為點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP)的關(guān)鍵技術(shù)時(shí)的主要出發(fā)點(diǎn)。而這兩種技術(shù)在這些方面都各有所長(zhǎng)，因此設(shè)備商需要根據(jù)實(shí)際情況權(quán)衡利弊，進(jìn)行綜合分析，從而做出最佳選擇。

　　OFDM系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)CDMA技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)，它的基本思想是將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，并且各個(gè)子載波并行傳輸。OFDM和CDMA技術(shù)各有利弊。CDMA具有眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，而采用多種新技術(shù)的OFDM也表現(xiàn)出了良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性、更高的頻譜利用率、更靈活的調(diào)制方式和抗多徑干擾能力。下面主要從調(diào)制技術(shù)、峰均功率比、抗窄帶干擾能力等角度分析這兩種技術(shù)在性能上的具體差異。

　　OFDM頻譜效率比較——調(diào)制技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線系統(tǒng)中頻譜效率可以通過(guò)采用16QAM(正交幅度調(diào)制)、64QAM乃至更高階的調(diào)制方式得到提高，而且一個(gè)好的通信系統(tǒng)應(yīng)該在頻譜效率和誤碼率之間獲得最佳平衡。

　　在CDMA系統(tǒng)中，下行鏈路可支持多種調(diào)制，但每條鏈路的符號(hào)調(diào)制方式必須相同，而上行鏈路卻不支持多種調(diào)制，這就使得CDMA系統(tǒng)喪失了一定的靈活性。并且，在這種非正交的鏈路中，采用高階調(diào)制方式的用戶必將會(huì)對(duì)采用低階調(diào)制的用戶產(chǎn)生很大的噪聲干擾。

　　在OFDM系統(tǒng)中，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。這就可以引入“自適應(yīng)調(diào)制”的概念。它增加了系統(tǒng)的靈活性，例如，在信道好的條件下終端可以采用較高階的如64QAM調(diào)制以獲得最大頻譜效率，而在信道條件變差時(shí)可以選擇QPSK(四相移相鍵控)調(diào)制等低階調(diào)制來(lái)確保信噪比。這樣，系統(tǒng)就可以在頻譜利用率和誤碼率之間取得最佳平衡。此外，雖然信道間干擾限制了某條特定鏈路的調(diào)制方式，但這一點(diǎn)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃和無(wú)線資源管理等手段來(lái)解決。

　　OFDM頻率偏差錯(cuò)誤——峰均功率比(PAPR)。這也是設(shè)備商們應(yīng)該考慮的一個(gè)重要因素。因?yàn)镻APR過(guò)高會(huì)使得發(fā)送端對(duì)功率放大器的線性要求很高，這就意味著要提供額外功率、電池備份和擴(kuò)大設(shè)備的尺寸，進(jìn)而增加基站和用戶設(shè)備的成本。

　　CDMA系統(tǒng)的PAPR一般在5～11dB，并會(huì)隨著數(shù)據(jù)速率和使用碼數(shù)的增加而增加。目前已有很多技術(shù)可以降低CDMA的PAPR。

　　在OFDM系統(tǒng)中，由于信號(hào)包絡(luò)的不恒定性，使得該系統(tǒng)對(duì)非線性很敏感。如果沒(méi)有改善非線性敏感性的措施，OFDM技術(shù)將不能用于使用電池的傳輸系統(tǒng)和手機(jī)等。目前有很多技術(shù)可以降低OFDM的PAPR。

　　——抗窄帶干擾能力。CDMA的最大優(yōu)勢(shì)就表現(xiàn)在其抗窄帶干擾能力方面。因?yàn)楦蓴_只影響整個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)的一小部分;而OFDM中窄帶干擾也只影響其頻段的一小部分，而且系統(tǒng)可以不使用受到干擾的部分頻段，或者采用前向糾錯(cuò)和使用較低階調(diào)制等手段來(lái)解決。

　　較高的峰值平均功率比——抗多徑干擾能力。在無(wú)線信道中，多徑傳播效應(yīng)造成接收信號(hào)相互重疊，產(chǎn)生信號(hào)波形間的相互干擾，使接收端判斷錯(cuò)誤。這會(huì)嚴(yán)重地影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　為了抵消這種信號(hào)自干擾，CDMA接收機(jī)采用了RAKE分集接收技術(shù)來(lái)區(qū)分和綁定多路信號(hào)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(hào)能量不相等，試驗(yàn)證明，如果路徑數(shù)超過(guò)7或8條，這種信號(hào)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(huì)很快。

　　OFDM技術(shù)與RAKE接收的思路不同，它是將待發(fā)送的信息碼元通過(guò)串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以削弱多徑干擾的影響。同時(shí)它使用循環(huán)前綴(CP)作為保護(hù)間隔，大大減少甚至消除了碼間干擾，并且保證了各信道間的正交性，從而大大減少了信道間干擾。當(dāng)然，這樣做也付出了帶寬的代價(jià)，并帶來(lái)了能量損失：CP越長(zhǎng)，能量損失就越大。

　　——功率控制技術(shù)。在CDMA系統(tǒng)中，功率控制技術(shù)是解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的重要方法，而且功率控制的有效性決定了網(wǎng)絡(luò)的容量。相對(duì)來(lái)說(shuō)功率控制不是OFDM系統(tǒng)的基本需求。OFDM系統(tǒng)引入功率控制的目的是最小化信道間干擾。

　　OFDM的小區(qū)間干擾——網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。由于CDMA本身的技術(shù)特性，CDMA系統(tǒng)的頻率規(guī)劃問(wèn)題不很突出，但卻面臨著碼的設(shè)計(jì)規(guī)劃問(wèn)題。OFDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最基本目的是減少信道間的干擾。由于這種規(guī)劃是基于頻率分配的，設(shè)計(jì)者只要預(yù)留些頻段就可以解決小區(qū)分裂的問(wèn)題。

　　——均衡技術(shù)。均衡技術(shù)可以補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的ISI。在CDMA系統(tǒng)中，信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的平坦衰落帶寬。由于擴(kuò)頻碼自身良好的自相關(guān)性，使得在無(wú)線信道傳輸中的時(shí)延擴(kuò)展可以被看作只是被傳信號(hào)的再次傳送。如果這些多徑信號(hào)相互間的延時(shí)超過(guò)一個(gè)碼片的長(zhǎng)度，就可被RAKE接收端視為非相關(guān)的噪聲，而不再需要均衡。

　　對(duì)OFDM系統(tǒng)，在一般的衰落環(huán)境下，均衡不是改善系統(tǒng)性能的有效方法，因?yàn)榫獾膶?shí)質(zhì)是補(bǔ)償多徑信道特性。而OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了多徑信道的分集特性，因此該系統(tǒng)一般不必再作均衡