正交頻分復(fù)用技術(shù)的技術(shù)與比較
峰值平均功率由于OFDM信號在時域上為N個正交子載波信號的疊加,當這N個信號恰好都以峰值出現(xiàn)并將相加時,OFDM信號也產(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,對發(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,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;⑶擾碼技術(shù)采用擾碼技術(shù),對所產(chǎn)生OFDM信號的相位重新設(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。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),包括定時同步、頻率同步和相位同步,其中頻率同步對系統(tǒng)的影響最大。移動無線信道存在時變性,在傳輸過程中會出現(xiàn)無線信號的頻率偏移,這會使OFDM系統(tǒng)子載波間的正交性遭到破壞,使子信道間的信號相互干擾,因此頻率同步是OFDM系統(tǒng)的一個重要問題。為了不破壞子載波間的正交性,在接收端進行FFT變換前,必須對頻率偏差進行估計和補償??刹捎醚h(huán)前綴方法對頻率進行估計,即通過在時域內(nèi)把OFDM符號的后面部分插入到該符號的開始部分,形成循環(huán)前綴。利用這一特性,可將信號延遲后與原信號進行相關(guān)運算,這樣循環(huán)前綴的相關(guān)輸出就可以用來估計頻率偏差。信道編碼和交織為了對抗無線衰落信道中的隨機錯誤和突發(fā)錯誤,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,可以在子載波間進行編碼,形成編碼的OFDMCOFDM即把OFDM技術(shù)與信道編碼、頻率時間交織結(jié)合起來,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)。
⑴由于傳送端及接收端的取樣速率不一樣,會造成取樣點的誤差,會造成幅度失真,相位飄移(phase shift),ICI等影響。⑵傳送接收端的相對運動的多普勒效應(yīng)也會造成相位carrier phase offset,在產(chǎn)生高頻載波時由于都會有起始相位,所以很難用人為因素使傳送端高頻載波和接收端載波完全同步。⑶由于OFDM信號是由多個調(diào)制后的子載波信號的線性疊加,因此可能會造成比平均信號準位高的瞬間尖峰信號,進而產(chǎn)生高峰值對均值功率比效應(yīng)。⑷phase offset傳送升頻及接收端降頻載波的頻率不同步,會造成carrier frequency offset。傳送及接收端的相對運動所產(chǎn)生的doppler shift也會產(chǎn)生CFO。
不同的無線載波調(diào)制方式有不同的特性。這些特性決定了在不同距離上傳輸不同數(shù)據(jù)量的能力。以下提及的載波調(diào)制方式已被運用到各種無線技術(shù)中, 正交頻分復(fù)用與他們相比的區(qū)別分別為:一固定頻率在一個特定的頻段范圍(通常非常窄)內(nèi)傳播信號的方式。通過此方式傳輸?shù)男盘柾ǔR蟾吖β实男盘柊l(fā)射器并且獲得使用許可。
如果遇到較強的干擾,信道內(nèi)或者附近的固定頻率發(fā)射器將受到影響。對于許可證的要求就是為了減少相鄰的系統(tǒng)在使用相同的信道時產(chǎn)生的干擾。二跳頻擴頻使用被發(fā)射器和接收器都知曉的偽隨機序列,在很多頻率信道內(nèi)快速跳變以發(fā)射無線電信號。FHSS有較強的抗干擾能力,一旦信號在某信道中受阻,它將迅速再下一跳中重新發(fā)送信號。三直接序列擴頻在設(shè)備的特定的發(fā)射頻率內(nèi)以廣播形式發(fā)射信號。用戶數(shù)據(jù)在空間傳送之前,先附加“擴頻碼”,實現(xiàn)擴頻傳輸。接收器在解調(diào)制的過程中將干擾剔除。在去除擴頻碼、提取有效信號時,噪聲信號同時剔除。四正交頻分復(fù)用同時在多個子載波頻率上以廣播形式發(fā)射信號。每個子載波的帶寬都很窄,可以承載高速數(shù)據(jù)信號。OFDM適用于嚴酷的信道條件。由于OFDM具有較高的復(fù)雜度,有很多方式來抗干擾。對窄帶干擾的抗干擾能力也不錯,因為大量的正交的子載波和與DSSS相似的信道編碼機制。