引言
通信技術的研究目標是實現各種業務信號高效率、高速率的可靠通信。(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技術因將整個信道帶寬劃分成若幹個子信道,每一子信道用子載波調製時,允許相鄰子載波之間有很大程度的重疊,頻譜利用率高; OFDM技術通過串並轉換過程將高速傳輸的數據變為較低速率的傳輸,從而使傳輸信道具有平衰落特性,可有效地克服信道頻率選擇性的影響,減少ISI對係統性能的影響;OFDM實現調製與解調不同於傳統的調製方式,而是通過FFT的正、逆變換實現的,係統實現的複雜度不高。
在無線通信係統中,多址方式允許多個移動用戶同時共享有限的頻譜資源。頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)是無線通信係統中共享有效帶寬的三種主要接入技術。OFDM和多址技術的結合能夠允許多個用戶同時共享有限的無線頻譜,從而獲得較高的係統容量。在這些多址技術中,CDMA以其諸多的優點,並可提供比FDMA和TDMA更高的係統容量,成為第三代移動通信係統標準中采用的方式,因此CDMA和OFDM結合的方案成為當前研究的熱 點問題之一。多載波CDMA不僅可以滿足多用戶共享頻率資源,而且同時可以減少碼間,提高係統性能。
OFDM-FDMA
OFDM-FDMA多址接入方案將傳輸帶寬劃分成正交的子載波集,通過將不同的子載波集分配給不同的用戶,可用帶寬資源可靈活的在不同移動終端之間共享,從而避免了不同用戶間的多址幹擾,如圖1,圖2所示。每個用戶經曆不同無線信道的幹擾,可以通過隻將具有高信躁比的子載波分配給每個用戶來實現。這是一種以頻率來區分用戶的多址接入方式。
設係統共有M個用戶,每個用戶使用N個子載波,則係統中共有M×N個子載波。對於第m(m=1,2,…,M)個用戶來說,該用戶的輸入數據先進行信道編碼,速率匹配,交織,然後將交織

後的比特流進行符號映射,生產的複數符號調製到N個子載波上。理論上來說,任意N個子載波沒有分配給其他M-1個用戶,就可以將這N個子載波分配給該用戶。但是考慮到子載波之間的相關性,我們通常選用一種等間隔的子載波分配方案。我們首先選取N個間隔最大(間隔為M) 的子載波,並將它們分配給用戶一;然後將這N個等間隔的子載波在頻域中移位1個子載波,將它們分配給用戶二……將這N個等間隔的子載波在頻域中移位m(m =1,2,…,M-1)個子載波,移位後形成的新的子載波集分配給第m+1個用戶。這樣分配給這M個用戶的子載波集中,子載波之間具有最大的不相關性,可以抑製多址幹擾,而且信令的開銷最小。在係統的時間同步和載波同步都十分理想的情況下,接收到的信號可以沒有ISI(Inter-SymbolInterference符號間幹擾)和ICI(Inter-CarrierInterference載波間幹擾)。
OFDM-TDMA
OFDM-TDMA多址接入方案在一段時間內將全部帶寬資源分配給一個用戶,即在一個TDMA幀的幾個時隙內,所有子載波為某個用戶獨占。這是一種以時間來區分用戶的多址接入方式。在TDMA幀結構中,一個TDMA無線幀由若幹個子幀構成,而一個子幀又由若幹個時隙組成,OFDM符號在時隙中傳輸。在OFDM-TDMA傳輸係統中,采用TDD模式,可以根據業務的需要靈活的調整上行和下行鏈路間的轉換點,這樣使雙向業務成為了可能。對於非對稱的無線多媒體通信,這是一種實現具有靈活資源管理的高速數據傳輸的方案之一。當用戶的上行鏈路數據大於下行鏈路數據時,可以調整子幀中的轉換點,使用戶可以使用的時隙數增多,分配給該用戶的OFDM符號數相應增加,滿足用戶高數據速率的需要;當用戶的上行鏈路數據較少,請求低的數據速率時,調整子幀中的轉換點,減少用戶使用的時隙數,分配給該用戶的OFDM符號數相應減少。正是由於這種分配給用戶的OFDM符號數可變,使OFDM-TDMA方案可支持具有不同數據速率的多種業務。
不同多址接入算法的複雜度高度依賴於每個係統采用的自適應方式。對於OFDM-TDMA係統而言,由於低信躁比的子載波被濾除或是使用了自適應調製P編碼技術,這樣就需要傳送額外的信息,這樣雖然可以改善性能,但是也增加了信令開銷。
OFDM-CDMA
碼分多址技術(CDMA,CodeDiversionMultipleAccess)是3G的主流技術。窄帶信號通過與擴頻信號相乘而擴展成寬帶信號,使用的擴頻信號可以是偽隨機碼序列。用戶共享相同的頻譜資源,而不會產生明顯的幹擾,提高了頻譜效率。擴頻技術不但可以將某一特定的擴頻信號從其它信號中恢複出來,而且還能有效對抗窄帶幹擾和多徑幹擾。
適合高速數據傳送,它把數據流分成若幹個子數據流,再把這些子數據流分別調製到若幹個相互正交的子載波上。子載波上較低的數據速率實際上意味著每個子載波信道具有平衰落特性,可有效地克服信道頻率選擇性地影響,從而減少由於ISI所帶來的係統性能損失。子載波的正交性使得信道的影響被減小為每個子載波上乘一個複傳輸因子,這樣信號的均衡就變的非常簡單。但是,如果子載波處於深衰落時,如果不采用糾錯編碼,會產生很高的誤碼率。
OFDM技術和CDMA技術各有利弊,因此二者的結合可以取長補短,達到更好的通信傳輸效果,必然在下一代無線移動通信係統中扮演越來越重要的角色。自從1985年Cimini提出基於OFDM的蜂窩移動係統以來,出現了諸多OFDM技術與CDMA技術的結合方案,N.Yee,J- P.Linnartz,G.Fettweis提出了MC-CDMA係統;K.Fazel,L.Papke等人提出了MC-DS-CDMA係統; L.Vandendorpe提出了MT-CDMA係統。
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