1.3新一代宽带移动通信基本技术及1.3.1OFDM传输

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在共享的信道中进行多路或多用户传输时，需要釆用信道复用技术。多路复用和多址技术，是对信道资源 的一种分割复用和对接收信号的寻址分离技术：在通信系统的发送端，对信道资源进行划分分割，分配给 多路和多用户进行复用传输；在通信系统的接收端，对接收到的合成信号进行分离和寻址，恢复发送端的 多路和多用户信号。信道复用传输的主要方式有：①频分复用方式，信道按照频率进行划分分割，多路或 多址信号占用不重叠的频带；②时分复用方式，信道按照时间进行划分分割，多路或多址信号占用不重叠 的时隙；③码分复用方式，多路或多址信号占用的时间和频率重叠，依靠不同的扩频地址码进行复用和分 割；④空分复用方式，信道按照空间（例如波束）进行划分分割，多路或多址信号占用不重叠的空间。

OFDM是一种基于正交多载波的频分复用技术。OFDM传输的基本概念：高速串行数据流经串/并转换后，分割成大量的低速数据流，每路数据釆用独立载波调制并叠加发送，接收端依据正交载波特性分离多路信号。

OFDM的工作原理如图1-7所示。我们看到，OFDM与传统FDM的区别在于，传统的频分复用技术需要在载波间保留一定的保护间隔来减少不同载波间频谱的重叠（结合滤波)，从而避免各载波间的相互干扰；而OFDM技术的不同载波间的频谱是重叠在一起的，各子载波间通过正交特性来避免干扰，有效地减少了载波间的保护间隔，提高了频谱利用率。

总结目前OFDM技术和应用的现状，可以归纳出5个重要特点。

①低速并行传输：高速串行数据流经串/并转换后，分割成若干低速并行数据流；每路并行数据流采用独立载波调制并叠加发送。

②抗衰落与均衡：由于OFDM对信道频带的分割作用，每个子载波占据相对窄的信道带宽，因而可以把它看作是平坦衰落的信道；这样，OFDM技术就具有系统大带宽的抗衰落特性和子载波小带宽的均衡简单的特性。

③抗多径时延引起的码间干扰:在OFDM技术中可以引入循环前缀(CP，Cyclic Prefix)，只要CP的时间间隔长于信道时延扩展，就可以完全消除码间干扰的影响。

④多用户调度：OFDM系统可以利用信道的频率选择性进行多用户调度，用户可以选择最好的频域资源进行数据传输，从而获得频域调度的多用户分集增益。

⑤基于DFT的实现：可以采用离散傅里叶变换（DFT，DiscreteFourierTransform）进行OFDM信号的调制和解调，从而解决了OFDM的技术实现问题。

OFDM技术发展演进的重要里程碑包括：

20世纪60年代：OFDM技术被提出；

20世纪70年代：可以使用DFT/IDFT(FFT/IFFT)；

20世纪80年代：引入循环前缀；

20世纪90年代:基于数字信号处理技术的发展，在宽带有线/无线接入和广播中规模应用；

21世纪初：OFDM与MIMO技术的结合应用，OFDM峰窝移动通信组网技术。

在新一代宽带移动通信系统的主要体制中，第三代移动通信所普遍采用的CDMA技术已经被OFDM技术所替代。在更宽带宽下，为何是OFDM技术而不是CDMA技术？我们可以从如下几个方面去理解这个问题。

第一，OFDM比较干净、简单地解决了多径信道的问题，而CDMA系统的Rake接收机在更髙数据速率下的复杂性和性能难以接受；第二，OFDM实现简单（IFFT/FFT，无需复杂的均衡技术），造价便宜；第三，OFDM可以灵活地选择带宽（通过选择子载波数量)；第四，可以方便地进行自适应控制和调度，具有较高的频谱利用率；第五，OFDM易于与MIMO技术结合，而CDMA与OFDM结合的算法复杂度很高；第六，闭环的功率控制技术在分组域传输情况下难以有效地工作，给CDMA系统的应用带来较大的困难。

当然，OFDM技术也有它本身的缺点，比如：OFDM系统对时频同步要求高，OFDM时域信号包络起伏大，具有较大的峰均比，OFDM多小区同频组网和干扰协调还没有很好地解决。这也正是我们在新一代移动通信技术的研究与实现应用中需要逐步解决的问题。