引言
通信技术的研究目标是实现各种业务信号高效率、高速率的可靠通信。ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)技术因将整个信道带宽划分成若干个子信道,每一子信道用子载波调制时,允许相邻子载波之间有很大程度的重叠,频谱利用率高; ofdm技术通过串并转换过程将高速传输的数据变为较低速率的传输,从而使传输信道具有平衰落特性,可有效地克服信道频率选择性的影响,减少isi对系统性能的影响;ofdm实现调制与解调不同于传统的调制方式,而是通过fft的正、逆变换实现的,系统实现的复杂度不高。
在无线通信系统中,多址方式允许多个移动用户同时共享有限的频谱资源。频分多址(fdma)、时分多址(tdma)和码分多址(cdma)是无线通信系统中共享有效带宽的三种主要接入技术。ofdm和多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的无线频谱,从而获得较高的系统容量。在这些多址技术中,cdma以其诸多的优点,并可提供比fdma和tdma更高的系统容量,成为第三代移动通信系统标准中采用的多址接入方式,因此cdma和ofdm结合的方案成为当前研究的热 点问题之一。多载波cdma不仅可以满足多用户共享频率资源,而且同时可以减少码间干扰,提高系统性能。
ofdm-fdma
ofdm-fdma多址接入方案将传输带宽划分成正交的子载波集,通过将不同的子载波集分配给不同的用户,可用带宽资源可灵活的在不同移动终端之间共享,从而避免了不同用户间的多址干扰,如图1,图2所示。每个用户经历不同无线信道的干扰,可以通过只将具有高信躁比的子载波分配给每个用户来实现。这是一种以频率来区分用户的多址接入方式。
设系统共有m个用户,每个用户使用n个子载波,则系统中共有m×n个子载波。对于第m(m=1,2,…,m)个用户来说,该用户的输入数据先进行信道编码,速率匹配,交织,然后将交织
后的比特流进行符号映射,生产的复数符号调制到n个子载波上。理论上来说,任意n个子载波没有分配给其他m-1个用户,就可以将这n个子载波分配给该用户。但是考虑到子载波之间的相关性,我们通常选用一种等间隔的子载波分配方案。我们首先选取n个间隔最大(间隔为m) 的子载波,并将它们分配给用户一;然后将这n个等间隔的子载波在频域中移位1个子载波,将它们分配给用户二……将这n个等间隔的子载波在频域中移位m(m =1,2,…,m-1)个子载波,移位后形成的新的子载波集分配给第m+1个用户。这样分配给这m个用户的子载波集中,子载波之间具有最大的不相关性,可以抑制多址干扰,而且信令的开销最小。在系统的时间同步和载波同步都十分理想的情况下,接收到的信号可以没有isi(inter-symbolinterference符号间干扰)和ici(inter-carrierinterference载波间干扰)。
ofdm-tdma
ofdm-tdma多址接入方案在一段时间内将全部带宽资源分配给一个用户,即在一个tdma帧的几个时隙内,所有子载波为某个用户独占。这是一种以时间来区分用户的多址接入方式。在tdma帧结构中,一个tdma无线帧由若干个子帧构成,而一个子帧又由若干个时隙组成,ofdm符号在时隙中传输。在ofdm-tdma传输系统中,采用tdd模式,可以根据业务的需要灵活的调整上行和下行链路间的转换点,这样使双向业务成为了可能。对于非对称的无线多媒体通信,这是一种实现具有灵活资源管理的高速数据传输的方案之一。当用户的上行链路数据大于下行链路数据时,可以调整子帧中的转换点,使用户可以使用的时隙数增多,分配给该用户的ofdm符号数相应增加,满足用户高数据速率的需要;当用户的上行链路数据较少,请求低的数据速率时,调整子帧中的转换点,减少用户使用的时隙数,分配给该用户的ofdm符号数相应减少。正是由于这种分配给用户的ofdm符号数可变,使ofdm-tdma方案可支持具有不同数据速率的多种业务。
不同多址接入算法的复杂度高度依赖于每个系统采用的自适应方式。对于ofdm-tdma系统而言,由于低信躁比的子载波被滤除或是使用了自适应调制p编码技术,这样就需要传送额外的信息,这样虽然可以改善性能,但是也增加了信令开销。
ofdm-cdma
码分多址技术(cdma,codediversionmultipleaccess)是3g的主流技术。窄带信号通过与扩频信号相乘而扩展成宽带信号,使用的扩频信号可以是伪随机码序列。用户共享相同的频谱资源,而不会产生明显的干扰,提高了频谱效率。扩频技术不但可以将某一特定的扩频信号从其它信号中恢复出来,而且还能有效对抗窄带干扰和多径干扰。