通信工程師考試移動通信新技術(shù)

12.1.3 移動通信新技術(shù)

為適應(yīng)移動通信寬帶化發(fā)展的趨勢，3G+,E3G,B3G及4G等移動通信系統(tǒng)采用了眾多的新技術(shù)，如：OFDM技術(shù)、智能天線和空時(shí)編碼技術(shù)、無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、鏈路自適應(yīng)技術(shù)、MIMO技術(shù)等。

1.正交頻分復(fù)用技術(shù)

未來的移動通信業(yè)務(wù)將從話音擴(kuò)展到數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多媒體業(yè)務(wù)，因此，對服務(wù)質(zhì)量和傳輸速率的要求越來越高。這對移動通信系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。因此，必須采用先進(jìn)的技術(shù)有效地利用寶貴的頻率資源，以滿足高速率、大容量的業(yè)務(wù)需求；同時(shí)克服高速數(shù)據(jù)在無線信道下的多徑衰落，降低噪聲和多徑干擾，達(dá)到改善系統(tǒng)性能的目的。在各類無線通信系統(tǒng)中，ISI(符號間干擾）一直是影響通信質(zhì)量的重要因素。目前的移動通信系統(tǒng)采用自適應(yīng)均衡器來解決這一問題。但是用戶數(shù)越多均衡器的抽頭數(shù)就越多，這對硬件的處理速度提出了很高的要求，并將大大提高設(shè)備的復(fù)雜程度和成本。因此，當(dāng)同樣能夠有效對抗ISI的正交頻分復(fù)用（OFDM)技術(shù)推出時(shí)，就因其頻譜利用率高、抗多徑衰落性能好、成本低而被普遍看好。

OFDM技術(shù)其實(shí)是MCM(多載波調(diào)制）的一種，它在頻域把信道分成許多正交子信道，各子信道間保持正交，頻譜相互重疊，這樣減少了子信道間干擾，提高了頻譜利用率。同時(shí)在每個(gè)子信道上信號帶寬小于信道帶寬，雖然整個(gè)信道的頻率選擇性是非平坦的，但是每個(gè)子信道是平坦的，大大減少了符號間干擾。此外，通過在OFDM中添加循環(huán)前綴可增加其抗多徑衰落的能力。由于OFDM把整個(gè)信道分成相互正交的子信道，因此抗窄帶干擾能力很強(qiáng)，因?yàn)檫@些干擾僅僅影響到一部分子信道。正是由于OFDM具有抗多徑能力強(qiáng)，頻譜利用率高的優(yōu)點(diǎn)，因此受到廣泛關(guān)注，人們不但認(rèn)為在寬帶無線接入領(lǐng)域采用OFDM是發(fā)展的趨勢，而且它將成為未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

圖12-3所示是OFDM的原理圖。在發(fā)送端，串行高速數(shù)據(jù)碼流經(jīng)串/并變換變成W路低速并行數(shù)據(jù)碼流，通過IFFT得到時(shí)域信號，再插入循環(huán)前綴以克服多徑引起的ISI，最后經(jīng)發(fā)送濾波器、D/A轉(zhuǎn)換形成OFDM信號；信號經(jīng)過信道后，通過A/D、FFT變換得到頻域信號，再經(jīng)過檢測、并/串變換得到原始高速數(shù)據(jù)碼流。與相同傳輸速率的單載波系統(tǒng)相比，OFDM的每個(gè)子信道碼元寬度是前者碼元寬度的N倍，且其寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的時(shí)延擴(kuò)展^因此，OFDM的每個(gè)子載波均具有極強(qiáng)的抗碼間干擾的能力。

圖12-3 OFDM原理框圖OFDM技術(shù)之所以越來越受關(guān)注，是因?yàn)镺FDM有很多的優(yōu)點(diǎn)。

　　(1)頻譜利用率很高

OFDM的頻譜效率比串行系統(tǒng)幾乎高一倍，這在頻譜資源有限的無線環(huán)k中尤為重要。OFDM信號的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譚利用率可以接近Nyquist極限。

(2)抗衰落能力強(qiáng)

OFDM把用戶信息通過多個(gè)子載波傳輸，在每個(gè)子載波上的信號時(shí)間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時(shí)間長很多倍，使OFDM對脈沖噪盧和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng)。同時(shí)，通過子載波的聯(lián)合編碼，達(dá)到了子信道間的頻率分集的作用，也增強(qiáng)了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不特別嚴(yán)重，就沒有必要再添加時(shí)域均衡器。

(3)適合髙速數(shù)據(jù)傳輸

OFDM自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件好的時(shí)候，采用效率高的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件差的時(shí)候，采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進(jìn)行傳送。因此，OFDM技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

(4)抗碼間干擾能力強(qiáng)

碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性的干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。OFDM由于采用了循環(huán)前綴，對抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。

OFDM已成為下一代移動通信系統(tǒng)核心技術(shù)之一將OFDM技術(shù)與M1MO技術(shù)結(jié)合，可以在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、獲得更高的頻譜效率：同時(shí)通過MIMO技術(shù)的分集特性達(dá)到很強(qiáng)的可靠性。

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