COFDM協(xié)議概述
OFDM可很好地解決多徑環(huán)境中的信道選擇性衰落,但對(duì)信道平坦性衰落(即各載波的幅度服從瑞利分布的衰落),尚未得到較好的克服。用信道編碼來(lái)解決這一問(wèn)題的OFDM稱(chēng)為COFDM(Coded OFDM)。其基本原理是將頻率選擇性衰落信道(頻率域)與時(shí)變平坦衰落信道(時(shí)間域)結(jié)合在一起形成時(shí)間—頻率域。在此域中,高比特率的待調(diào)制信號(hào)按照一定的規(guī)則劃分后再進(jìn)行時(shí)間、頻率的交錯(cuò)分布。然后再用卷積碼將它們相連,這樣可使編碼后數(shù)據(jù)信號(hào)所受到的衰落具有統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性。如果信號(hào)在某一載波處受到一個(gè)負(fù)回波損失,從統(tǒng)計(jì)上說(shuō)在另外的載波上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)正回波,兩者相互補(bǔ)償?shù)窒?。從而提高OFDM系統(tǒng)的抗誤碼性能。
產(chǎn)生上個(gè)世紀(jì)中期,人們提出了頻帶混疊的多載波通信方案,選擇相互之間正交的載波頻率作子載波,也就是我們所說(shuō)的COFDM。這種“正交”表示的是載波頻率間精確的數(shù)學(xué)關(guān)系。按照這種設(shè)想,COFDM既能充分利用信道帶寬,也可以避免使用高速均衡和抗突發(fā)噪聲差錯(cuò)。COFDM是一種特殊的多載波通信方案,單個(gè)用戶(hù)的信息流被串/并變換為多個(gè)低速率碼流,每個(gè)碼流都用一個(gè)子載波發(fā)送。COFDM不用帶通濾波器來(lái)分隔子載波,而是通過(guò)快速傅立葉變換(FFT)來(lái)選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形。COFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制(Multi-Carrier Modulation,MCM)技術(shù)。有些文獻(xiàn)上將OFDM和MCM混用,實(shí)際上不夠嚴(yán)密。MCM與COFDM常用于無(wú)線(xiàn)信道,它們的區(qū)別在于:COFDM技術(shù)特指將信道劃分成正交的子信道,頻道利用率高;而MCM,可以是更多種信道劃分方法。COFDM技術(shù)的推出其實(shí)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,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。COFDM每個(gè)載波所使用的調(diào)制方法可以不同。各個(gè)載波能夠根據(jù)信道狀況的不同選擇不同的調(diào)制方式,比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等,以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。COFDM技術(shù)使用了自適應(yīng)調(diào)制,根據(jù)信道條件的好壞來(lái)選擇不同的調(diào)制方式。
COFDM還采用了功率控制和自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)工作方式。信道好的時(shí)候,發(fā)射功率不變,可以增強(qiáng)調(diào)制方式(如64QAM),或者在低調(diào)制方式(如QPSK)時(shí)降低發(fā)射功率。COFDM技術(shù)是HPA聯(lián)盟(HomePlug Powerline Alliance)工業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ),它采用一種不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù),將被稱(chēng)為載波的不同頻率中的大量信號(hào)合并成單一的信號(hào),從而完成信號(hào)傳送。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)被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質(zhì)中。COFDM即編碼正交頻分復(fù)用的簡(jiǎn)稱(chēng),是目前世界最先進(jìn)和最具發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。它的實(shí)用價(jià)值就在于支持突破視距限制的應(yīng)用,是一種在無(wú)線(xiàn)電頻譜資源方面充分利用的技術(shù),可以對(duì)噪聲和干擾有著很好的免疫力,繞射和穿透遮擋物是COFDM的技術(shù)核心。其基本原理就是將高速數(shù)據(jù)流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換,分配到傳輸速率較低的若干子信道中進(jìn)行傳輸。COFDM技術(shù)能同時(shí)分開(kāi)多個(gè)數(shù)字信號(hào),而且在干擾的信號(hào)周?chē)梢园踩\(yùn)行。正是由于具有了這種特殊的信號(hào)“穿透能力”,使得COFDM技術(shù)深受通訊設(shè)備商的喜愛(ài)和歡迎。
COFDM技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通訊特性的突然變化,通訊路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化,COFDM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)地進(jìn)行成功的通訊。COFDM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)撒播的地區(qū)、高速的數(shù)據(jù)傳播的地方。