4614.宽带高速传输技术

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1、一、宽带高速无线传输技术概述无线移动通信经过几十年的发展，形成了以技术拉动需求，以需求推动技术的发展格局，逐步成为最具发展活力的产业之一。随着高速无线业务的快速增长，无线移动通信从1G模拟、2G数字很快发展到现在的3G高速以及未来的B3G/4G宽带网络，在技术体制上逐步形成了从单载波发展到多载波，从单天线、智能天线(smart-antenna)发展到多入多出(MIMO)的多天线结构，从频分复用(FDMA)、时分复用(TDMA)、码分复用(CDMA)单独制式发展到混合制式。在下一代B3G/4G的宽带技术中，形成了以MIMO、正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequency

2、DivisionMultiplexing)以及OFDMA多址接入的多天线多载波技术平台。在诸多的移动通信技术中，形成单载波和多载波调制技术两大主流体制，两类调制技术互有优势。单载波调制技术最早出现，是较为成熟的技术。单载波技术是基于数据“点”处理的技术。单从调制技术本身来看，具有频谱利用率高、传输效率高、调制映射后的信号峰均比低、载噪比门限低、对载波偏差不敏感、实现简单等优点。但同时，对付信道频率选择性衰落(造成符号间干扰ISI)的要求较高，需要利用自适应均衡技术。然而，均衡器和控制均衡器的自适应算法结构相对复杂，将增加接收机设计的难度(注：理想的时域单载波系统和多载波系统的性能一

3、样。传统的时域均衡器复杂度与信道的最大时延扩展成正比，而多载波的频域均衡器复杂度与信道的最大时延扩展的对数成正比。)。随着对单载波均衡器的深入研究，结果发现单载波频域均衡器(SC-FDE)优于时域均衡器(SC-TDE)。单载波频域均衡系统综合了OFDM系统和单载波时域均衡系统的优点，在复杂度和性能方面采取了折衷设计，并在IEEE802.16/LTE标准采用单载波频域均衡，SC-FDE成为目前的研究热点。OFDM技术是基于数据“块”处理的技术。多载波系统以频谱利用率高著称，但由于OFDM技术在实际使用中，添加了保护间隔和大量的导频信息，因此使得频谱利用率下降；对于符号间干扰ISI，O

4、FDM不但可以通过插入循环前缀(CP)的方法，有效地抑止多径带来的ISI干扰，还可以通过对信道时变特性的合理估计，灵活地设计系统的符号长度，减轻信道时变特性对系统性能的影响。多载波系统由于数据被平均到了各个子载波上，因此对抗频率选择性衰落的能力较强，但对多载波系统固有的对载波偏差和定时误差敏感却无能为力；而用IFFT进行调制后的信号具有较高的峰均比(peak-to-averagepowerratio，PAPR)，这对后级发射系统的线性要求非常高，在这方面，单载波体制具有明显优势。在宽带高速无线通信领域，单载波和多载波调制两大体制互有优势，均有具体应用，相互共存。下面对此分别论述。2

5、7二、多载波OFDM传输技术体制2.1、多载波调制基本概念多载波调制有多种提法，如OFDM、离散多音调制(DiscreteMulti-Tone，DMT)和多载波调制(Multi-carrierModulation，MCM)。这三种提法稍有不同，在OFDM中各子载波保持相互正交，而在MCM中并没有这个限制条件。子载波间存在三种不同设置方案：1）将这个频带分成N个不重叠的子带(简单的频分复用FDM)，利用滤波器组进行分离。这种方案的优点是简单、直观，缺点是频谱利用率低；2）采用偏置QAM技术，在3dB处载波频谱重叠，其复合频谱是平坦的；3）OFDM方案，各子载波有1/2重叠，但保持正交

6、，使得频谱利用率提高1倍。2.2、OFDM的基本原理OFDM是一种特殊的多载波(MCM)传输技术，它既可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。OFDM的基本原理就是把高速的数据符号流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个子载波上并行传输(同时并同步传输不同的信息符号)，可以减小宽带系统的频率选择性衰落所带来的影响；每个子载波在一个OFDM符号周期内都包含整数个周期，且各个相邻子载波之间相差一个周期，这样可以保证子载波之间的正交性，与普通频分复用(FDM)相比，具有较高的频谱利用率；通过加入循环前缀（CP）,有效地避免各个子载波上的符号间干扰(ISI)；通过灵活选择

7、OFDM符号的长度，可以减少信道时变特性对OFDM系统性能的影响；OFDM系统的调制和解调可以分别由IFFT/FFT来实现，实现简单。在接收端，只需要利用简单的频域均衡器就可以有效补偿信道的衰落，大为简化系统实现的复杂度。2.3、OFDM发展简史尽管OFDM的概念已经存在了很长时间，但是直到随着多媒体业务的发展，它才被认识到是一种实现高速双向无线数据通信的良好方法。OFDM最早起源于20世纪50年代中期，第一个OFDM技术的实际应用是军用的无线高频通信链路(1957年