下一代移动通信系统中的ofdm技术

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1、下一代移动通信系统中的OFDM技术～教育资源库　　摘要：本文介绍了下一代移动通信系统的基本要求，对普遍看好的OFDM技术进行了分析，归纳了OFDM技术的优缺点，给出了基于IFFT/FFT的OFDM系统实现方案，最后指出了OFDM系统的关键技术。　　1引言　　第一代模拟移动通信系统正逐渐退出历史舞台，第二代数字移动通信系统正在以前所未有的速度发展，它们都是以传输语音业务为主要目的。第三代移动通信系统正处在大规模商用化的前夕，它将提出语音、数据以及视频等多媒体通信业务。继第三代以后的下一代移动通信系统Beyond3G或4G的技术研究和标准建议工作目前也正在

2、紧张开展。　　从移动通信系统提供的传输速率来看，第一代模拟系统提供模拟语音服务和简单的信令；第二代数字N-CDMA两个系统为代表，主要传输数字语音，当然可以同时使用多个时隙实现相对较高速率的数据通信；而第三代移动通信系统数据传输速率最高可达2Mbps，其中，静止环境为2Mbps，慢速移动环境为384Mbps，快速移动环境为144Mbps，卫星移动通信为9.6Mbps；下一代（4G）移动通信系统预计系统速率可达到20Mbps，甚至更高，国际电信联盟正在着手有关标准的组织工作。为了实现这一目标，必须从通信网络的交换、传输和接入等各个环节进行研究和突破，尤其

3、是在移动环境和有限频谱资源条件下，如何稳定可靠高效地支持高速率的数据传输值得研究。正交频分复用（OFDM）技术因其网络结构高度可扩展，且有良好的抗噪声性能和抗多径信道干扰的能力以及频谱利用率高而被普遍认为是下一代移动通信系统必不可少的技术。　　2下一代移动通信系统与OFDM技术　　关于下一代移动通信系统的研究工作已经提交给ITU-R第8研究组和世界无线电大会（bps，在高速移动情况下达2Mbps；　　（2）容量要达到第三代系统的5-10倍，传输质量相当于甚至优于第三代系统；　　（3）条件相同时小区覆盖范围等于或大于第三代系统；　　（4）具有不同速率间的

4、自动切换能力，以保证通信质量；　　（5）网络的每比特成本要比第三代低。　　在功能方面主要有以下要求：　　（1）支持下一代因特网和所有的信息设备、家用电器等；　　（2）实现与固定网或专用网的无缝化连接；　　（3）能通过中间件支持和开通多种多样的IP业务；　　（4）能提供用户定义的个性化服务；　　（5）按服务级别收费。　　由于信道传输特性不理想，各类无线和移动通信中，普遍存在着符号间干扰（ISI）。克服符号间干扰的措施通常是采用自适应均衡器，但是，在高速数字通信系统中，为了保证克服ISI，往往要求均衡器的抽头数很大，尤其是在城市，环境可能要求均衡器的抽头数

5、上百个。这样，必然大大增加了均衡器的复杂程度，使设备造价和成本大大提高。为了能在下一代移动通信中有效解决这一问题，可采用频谱利用率高，抗多径衰落性能好的OFDM技术，以取代复杂而昂贵的自适应均衡器。近年来，由于DSP技术的飞速发展，OFDM作为一种可以有效对抗ISI的高速传输技术，引起了广泛关注。OFDM技术已经成功地应用于数字音频广播（DigitalAudioBroadcasting,DAB）、高淅晰度电视（High-definitionTelevision,HDTV）、无线局域网（帧周期。令插入CP对应G个码元，则发送符号帧s可表示为：　　S={X

6、n-g,Xn-g+1,Xn-1,X0,X1,Xn-1}　　经过信道后，接收端移走接收到的符号帧S'中的前G个码元，得到由N个码元组成的O12下一页友情提醒：，特别！FDM符号帧y。　　再将Y经检测等处理恢复出原始信号。OFDM系统与相同传输速率的单载波系统比较，每个子载波上的码元宽度是单载波系统码元宽度的N倍，通常远远大于信道的时延扩展，因此，OFDM系统每个子载波均具有极强的抗码间干扰的能力。　　由于OFDM系统传输高速数据，信道必然存在可辨多径，接收到的OFDM符号帧y存在多径干扰（MPI），接收端采用N点FFT和单抽头均衡可以有效克服MP

7、I。　　当然，为了进一步提高实际系统性能，通常还将增加频域交织、时域交织、导频和信道编解码等功能模块。　　4OFDM系统的关键技术　　与下一代移动通信系统有关的OFDM系统关键系统技术有：　　（1）时域和频域同步　　前面已经提及，OFDM系统对定时和频率偏移敏感，特别是实际应用中可能与FDMA、TDMA和CDMA等多址方式结合使用时，时域和频率同步显得尤为重要。与其它数字通信系统一样，同步分为捕获和跟踪两个阶段。　　在下行链路中，基站向各个移动终端广播式发同步信号，所以，下行链路同步相对简单，较易实现。　　在上行链路中，来自不同移动终端的信号必须同步到

8、达基站，才能保证子载波间的正交性。基站根据各移动终端发来的子载波携带信息进行时域和频域同步信息