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1、MIMOOFDM技术在4G通信中的应用摘要:随着社会的发展,移动通信技术也有了长足的发展,本文论述了MIMOOFDM技术在4G通信中的应用。 关键词:MIMOOFDM技术通信应用 :TN929.5:A:1007-9416(2011)04-0016-02 1、引言 随着社会的发展,移动通信技术也有了长足的发展,无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从FDMA到CDMA的巨大发展。随着移动通信业务的飞速发展、用户数量的剧增、人们对多媒体业务的更多需求,并且由于第三代移动通信技术存在的不足,比如:很难达到较高的通信速率、所能提供服务速
2、率的动态范围不大、不能满足各种业务类型要求、分配给3G系统的资源趋于饱和等,因此需要更好的移动通信技术来弥补3G的不足,于是第四代移动通信技术应运而生。4G移动通信系统在业务上、功能上、频带上都将不同于第三代移动通信系统。作为第四代移动通信技术,国际电信联盟已经研究指定了4G系统标准:高速数据传输,根据移动速度支持各种传输速度(3KM/小时:100Mbps,60KM／小时:20Mbps,125KM/小时:2Mbps);以IP为基础的无线接续,以及提供更高的数据传输速率和频谱利用率,有更好的安全性、智能性和灵活性,更好的传输质量和服务质量(QualityofServ
3、ice,QoS),更低的传输成本。 为了进一步提高系统传输速率,使用OFDM技术的无线通信X要增加载波的数量,而这种方法会造成系统复杂度的增加,并增大系统的带宽,这对今日的带宽受限和功率受限的无线通信X系统就不太适合了。而MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,因此将MIMO技术与OFDM技术相结合成为4G中的核心技术。 2、OFDM技术 2.1OFDM技术简介 OFDM由大量在频率上等间隔的子载波构成(设共有N个载波),各载波可用同一种数字调制方法,或不同的载波使用不同的调制方法将高速串行数据分成多路并行的低速数据,加
4、以调制[3][4]。所以OFDM实际上是一种并行调制方式,将符号周期扩大N倍,从而提高了抗多径衰落的抵抗能力。在传统的频分复用(FDM)中,存在较大的保护带宽来防止干扰,各载波的信号频谱互不重叠,频带利用率较低。在OFDM系统中,各子载波在整个符号周期上是正交的,即在符号周期上的任何两个不同子载波的乘积等于零,因此各子载波信号频谱可以互相重叠,大大提高了频带利用率。 2.2OFDM技术的优缺点 2.2.1OFDM技术之所以备受关注,是因为OFDM具有很多独特的优点 (1)频谱利用率很高。频谱利用效率比串行系统高近一倍,这一点在频谱资源有限的无线环境中很重要
5、 (2)抗多径干扰与频率选择性衰落能力强。由于OFDM系统把数据分散到许多个子载波上,大大降低了各子载波的符号速率,从而减弱多径传播的影响。若再通过采用加循环前缀作为保护间隔的方法,甚至可以完全消除符号间干扰。 (3)可以采用动态子载波分配技术使系统达到最大比特率。OFDM系统的自适应调制可以根据信道环境的优劣采用更加合理的调制方式,并通过使用加载算法,可以将数据集中到条件好的信道上进行高速传输。 (4)通过各子载波的联合编码,可具有很强的抗衰落能力。OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集,如果衰落不是特别严重,就没有必要再加时域均衡器。但通过将各个信道联合
6、编码,可以使系统性能得到提高。 (5)多载波的调制和解调可以用快速傅立叶变换FFT或快速逆傅立叶变换IFFT实现,且这些操作易于用DSP实现。 2.2.2但OFDM技术自身也存在一些缺点 (1)易受频率偏差的影响。由于子信道的频谱相互重叠,这就对它们之间的正交性提出了严格的要求。然而由于无线信道存在时变性,在传输过程中会出现无线信道的频率偏移,这种对频率偏差的敏感是OFDM系统的主要缺点之一。 (2)存在较高的峰均功率比。与单载波系统相比,由于多载波调制系统的输出是多个子信道的叠加,因此如果多个信号的相位一致时,所得到的叠加信号的瞬间功率会远远大于信号的平
7、均功率,导致出现较大的峰均比PAPR。这样就会对发射机内放大器的线性工作范围提出了更高的要求。 3、MIMO技术 3.1MIMO技术 MIMO,该技术最早是由Marconi于1908年提出的,它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量,相对于普通的SISO系统,MIMO还可以包括SIMO系统和MISO系统。可以看出,此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高。 3.2MlM0的关键技术和待解决的问题 MIMO所带来的一些关键技术和待
8、解决的问题
