CDMA與OFDM技術對比分析

CDMA與OFDM之技術比較

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

　　OFDM系統(tǒng)硬件結構CDMA技術是基于擴頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術。OFDM技術屬于多載波調(diào)制技術，它的基本思想是將信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，并且各個子載波并行傳輸。OFDM和CDMA技術各有利弊。CDMA具有眾所周知的優(yōu)點，而采用多種新技術的OFDM也表現(xiàn)出了良好的網(wǎng)絡結構可擴展性、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、峰均功率比、抗窄帶干擾能力等角度分析這兩種技術在性能上的具體差異。

　　OFDM頻譜效率比較——調(diào)制技術。一般來說，無線系統(tǒng)中頻譜效率可以通過采用16QAM(正交幅度調(diào)制)、64QAM乃至更高階的調(diào)制方式得到提高，而且一個好的通信系統(tǒng)應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對采用低階調(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容納多種混合調(diào)制方式。這就可以引入“自適應調(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可以選擇QPSK(四相移相鍵控)調(diào)制等低階調(diào)制來確保信噪比。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，但這一點可以通過網(wǎng)絡頻率規(guī)劃和無線資源管理等手段來解決。

　　OFDM頻率偏差錯誤——峰均功率比(PAPR)。這也是設備商們應該考慮的一個重要因素。因為PAPR過高會使得發(fā)送端對功率放大器的線性要求很高，這就意味著要提供額外功率、電池備份和擴大設備的尺寸，進而增加基站和用戶設備的成本。

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

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

　　——抗窄帶干擾能力。CDMA的最大優(yōu)勢就表現(xiàn)在其抗窄帶干擾能力方面。因為干擾只影響整個擴頻信號的一小部分;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，或者采用前向糾錯和使用較低階調(diào)制等手段來解決。

較高的峰值平均功率比——抗多徑干擾能力。在無線信道中，多徑傳播效應造成接收信號相互重疊，產(chǎn)生信號波形間的相互干擾，使接收端判斷錯誤。這會嚴重地影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　為了抵消這種信號自干擾，CDMA接收機采用了RAKE分集接收技術來區(qū)分和綁定多路信號能量。為了減少干擾源，RAKE接收機提供一些分集增益。然而由于多路信號能量不相等，試驗證明，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精確度降低，RAKE的接收性能下降就會很快。

　　OFDM技術與RAKE接收的思路不同，它是將待發(fā)送的信息碼元通過串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以削弱多徑干擾的影響。同時它使用循環(huán)前綴(CP)作為保護間隔，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。當然，這樣做也付出了帶寬的代價，并帶來了能量損失：CP越長，能量損失就越大。

　　——功率控制技術。在CDMA系統(tǒng)中，功率控制技術是解決遠近效應的重要方法，而且功率控制的有效性決定了網(wǎng)絡的容量。相對來說功率控制不是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)絡規(guī)劃。由于CDMA本身的技術特性，CDMA系統(tǒng)的頻率規(guī)劃問題不很突出，但卻面臨著碼的設計規(guī)劃問題。OFDM系統(tǒng)網(wǎng)絡規(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，設計者只要預留些頻段就可以解決小區(qū)分裂的問題。

　　——均衡技術。均衡技術可以補償時分信道中由于多徑效應而產(chǎn)生的ISI。在CDMA系統(tǒng)中，信道帶寬遠遠大于信道的平坦衰落帶寬。由于擴頻碼自身良好的自相關性，使得在無線信道傳輸中的時延擴展可以被看作只是被傳信號的再次傳送。如果這些多徑信號相互間的延時超過一個碼片的長度，就可被RAKE接收端視為非相關的噪聲，而不再需要均衡。

　　對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，因為均衡的實質(zhì)是補償多徑信道特性。而OFDM技術本身已經(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