【正文】 偏差估計(jì)AGC信道估計(jì)卷積譯碼器時(shí)間解交織RS譯碼器圖53 DVB系統(tǒng)的接收機(jī)框圖 OFDM與CDMA的結(jié)合以及在LTE中的應(yīng)用CDMA系統(tǒng)是一個(gè)信噪比受限的系統(tǒng)。其容量受到多徑干擾和多址干擾的限制，多徑干擾產(chǎn)生的時(shí)域功率譜擴(kuò)展與信息符號(hào)碼元之間的比值影響系統(tǒng)的容量大小。OFDM技術(shù)是消除多徑干擾最有效的手段，它利用并行傳輸，來降低傳輸速率以增大信息碼元周期，這樣在很大程度上保證了不受多徑干擾的影響。它即可以增大系統(tǒng)的容量，也可以避免多址干擾來提高系統(tǒng)的傳送速率，即克服了CDMA系統(tǒng)中兩個(gè)存在的主要缺點(diǎn)。OFDM技術(shù)具有較高的頻譜效率，抗多徑干擾和抗信道頻率選擇性衰落能力，并且能夠提供很高的數(shù)據(jù)傳輸速率等特點(diǎn)。碼分多址（CDMA）技術(shù)是通過正交碼實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用來實(shí)現(xiàn)信道頻帶的有效利用。CDMA具有容量較高，能實(shí)現(xiàn)軟切換，抗干擾能力強(qiáng)，發(fā)射功率低，保密性好等優(yōu)點(diǎn)。OFDM是當(dāng)代4G建設(shè)的核心技術(shù)，并行多載波傳輸理論與CDMA技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為無線通信領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。在移動(dòng)系統(tǒng)中，需要在支持多個(gè)用戶的通信的小區(qū)中，CDMA將是一種較為完美的多用戶的多址通信方式，CDMA通過地址碼來正交地區(qū)分用戶，另外，OFDM通過在多個(gè)載波上進(jìn)行并行傳輸，這樣即提高了頻譜的有效使用率，又實(shí)現(xiàn)了較為理想的頻率分集效果，提高了抗衰落，抗干擾的能力。由此可見，將OFDM與CDMA有機(jī)結(jié)合將成為移動(dòng)通信中富有競(jìng)爭(zhēng)力的體制之一。 OFDM與CDMA的結(jié)合方式OFDM與CDMA的結(jié)合方式有3種：MCCDMA,MCDSCDMA,MTCDAM，統(tǒng)稱為多載波CDMA。 (OFDMCDMA) MCCDMA采用相關(guān)接收和可變?cè)鲆婧喜ⅲ總€(gè)信息符號(hào)先經(jīng)過擴(kuò)頻，擴(kuò)頻后將每個(gè)碼片調(diào)制到一個(gè)子載波上，這是在頻域上進(jìn)行的擴(kuò)頻。假設(shè)PN碼長度為M，則調(diào)制到M個(gè)子載波上，即在不同的子載波上分別調(diào)制不同的碼片信息。這也可以認(rèn)為是數(shù)據(jù)信息在許多多載波碼片上同時(shí)進(jìn)行發(fā)送。如圖54。 …… ……f 1 f2 f3 f圖54 MCCDMA發(fā)送框圖和功率譜圖 圖中調(diào)制方式為BPSK，Nc為子載波數(shù)目，Gmc為擴(kuò)頻增益，而 表示第j個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼，在圖中假設(shè)擴(kuò)頻增益與子載波數(shù)目相等，即Nc=Gmc。2. MCDSCDMAMCDSCDMA的發(fā)送方框圖與功率譜圖為圖55. ( …… ……f 1 f2 f3 串、并變換圖55 MCDSCDMA 發(fā)送框圖與功率譜圖圖中，調(diào)制為BPSK，Nc為子載波數(shù)目，Gmd為擴(kuò)頻增益，而 表示第j個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼。由圖可知，輸入信息比特先經(jīng)過串/并變換后，并行的沒路信號(hào)經(jīng)過相同的短擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻，然后在不同的子載波上進(jìn)行調(diào)制，相鄰子帶間有一半重疊且保持正交關(guān)系。這是一種時(shí)域里的擴(kuò)頻，它是通過每路相同短擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻在調(diào)制到不同的子載波上，這也就是説數(shù)據(jù)信息在許多時(shí)間碼片上用同一載波發(fā)送。3. MTCDMAMTCDMA 的發(fā)送框圖和功率譜圖如圖56. ……f 1 f2 f3 串、并變換圖56 MTCDMA 的發(fā)送框圖和功率譜圖圖中，調(diào)制為BPSK，Nc為子載波數(shù)目，Gmt為擴(kuò)頻增益，而 表示第j個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼。輸入信息比特先經(jīng)過串并變換在調(diào)制在不同的子載波上以調(diào)制OFDM信號(hào)，且這時(shí)子載波之間有一半重疊，并滿足相互正交。OFDM碼元的周期為Ts，然后經(jīng)過長度為Gmt的擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻每個(gè)子載波的帶寬為Gmt/Ts。而相鄰子載波間隔保持不變。這樣子載波之間會(huì)出現(xiàn)很多的重疊，這時(shí)子載波之間的正交性受到破壞。在MTCDMA技術(shù)也是時(shí)域擴(kuò)頻。 OFDM在LTE中的應(yīng)用在過去的15中，OFDM因其高速傳輸速率和在無線環(huán)境中性能的穩(wěn)定性，人們不會(huì)擔(dān)心在多徑環(huán)境中，寬帶通信會(huì)受到頻率選擇性衰落的影響，同時(shí)OFDM還可以避免時(shí)域均衡帶來的復(fù)雜度，而使用循環(huán)前綴只占用很小的信道容量，這一個(gè)具有吸引力的調(diào)制方案。這個(gè)第三代網(wǎng)絡(luò)通信提供了方便，同時(shí)在第四代網(wǎng)絡(luò)中成為核心技術(shù)。 LTE是以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)成新一代無線網(wǎng)絡(luò)，LTE的系統(tǒng)的最大帶寬為20MHz,在這樣的帶寬下，下行峰值速率達(dá)到100Mb/s,上行峰值速率達(dá)到50Mb/s。在5MHz帶寬下，每個(gè)小區(qū)至少可以支持200個(gè)激活用戶。系統(tǒng)在高達(dá)120350km/h的移動(dòng)速度下仍能正常運(yùn)行。 LTE采用下行多址技術(shù)為正交頻分復(fù)用多址技術(shù)（OFDMA），對(duì)于LTE傳輸來説，OFDMA方案是一個(gè)很完美的選擇，盡管這樣會(huì)增加資源調(diào)度方面的復(fù)雜度，但OFDMA在效率和時(shí)域方面要大大地優(yōu)于傳統(tǒng)的基于分組的時(shí)間復(fù)用方式。在OFDMA方案中，用戶在一個(gè)預(yù)先設(shè)定好長度的時(shí)間段內(nèi)被分配到一定數(shù)目的子載波，用于該用戶的數(shù)據(jù)傳輸。 以FDD模式下的通用幀結(jié)構(gòu)為例，來闡述OFDMA在LTE中的應(yīng)用。如圖57所示，LTE FDD的一個(gè)幀長度為10ms，被分成10個(gè)等分的子幀，每個(gè)子幀的長度為1ms，其中每個(gè)子幀又被分為兩個(gè)時(shí)隙。一個(gè)時(shí)隙包含OFDM符號(hào)六個(gè)或者七個(gè)。具體個(gè)數(shù)取決于對(duì)循環(huán)前綴的選擇。1219……1110……126543012654301幀（10ms）1子幀（）1時(shí)隙（）7OFDM符號(hào)（短循環(huán)前綴）循環(huán)前綴圖57 LTE通用幀結(jié)構(gòu)在一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)，可用子載波的總數(shù)受到系統(tǒng)總傳輸帶寬的決定。如表51所示。一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的12個(gè)連續(xù)的子載波定義為一個(gè)物理資源塊，物理資源塊是基站調(diào)度器進(jìn)行資源分配的最小單位。表51 可用的下行傳輸帶寬被劃分為固定個(gè)數(shù)的物理資源塊帶寬/MHz子載波帶寬/KHz15物理資源塊帶寬/KHz180可用的物理資源塊個(gè)數(shù)612255075100與面向分組的網(wǎng)絡(luò)相比較，LTE沒有使用物理層的前導(dǎo)信號(hào)來幫助完成載波頻偏的估計(jì)，定時(shí)同步以及信道估計(jì)等工作。而是讓一些特定的參考信號(hào)插入到物理資源塊內(nèi)并傳輸。當(dāng)系統(tǒng)采用短循環(huán)前綴時(shí)，每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的第一和第五個(gè)OFDM符號(hào)來傳輸下行參考信號(hào)；當(dāng)系統(tǒng)采用長循環(huán)前綴時(shí)，每個(gè)時(shí)隙的第一和第四個(gè)OFDM符號(hào)來傳輸下行參考信號(hào)。，即為單載波頻分多址技術(shù)，該技術(shù)把傳統(tǒng)的頻分多址技術(shù)和單載波傳輸進(jìn)行了聯(lián)合，形成了具有動(dòng)態(tài)的帶寬分配功能的一種方案。相比于多載波傳輸技術(shù)，單載波頻分多址技術(shù)能夠有效第降低發(fā)射信號(hào)的峰均值比，從而能夠提高功放的功率和增加小區(qū)覆蓋面積。總結(jié)OFDM在人們對(duì)多媒體通信傳輸速率越來越高的要求下發(fā)展而來，它是一種多載波并行調(diào)制體制，為了提高頻率利用率和增大傳輸速率，各路子載波具有重疊的頻譜；為了使接受端完全的分離各路信號(hào)，OFDM的各路已調(diào)信號(hào)是嚴(yán)格正交的，并且各路子載波的調(diào)制是多進(jìn)制調(diào)制。但OFDM對(duì)信道產(chǎn)生的頻率偏移和相位噪聲很敏感，并且峰均值比較大，這將會(huì)使發(fā)射功率增大，降低了放大器的效率。但這并能阻礙OFDM技術(shù)在當(dāng)今的發(fā)展。OFDM正被應(yīng)用到第三代、第四代蜂窩網(wǎng)中，隨著人們對(duì)移動(dòng)終端的要求越來越高，同樣對(duì)網(wǎng)絡(luò)格式提出了很大的要求，特別是傳輸速率，先階段TD與FDD所形成的3G網(wǎng)絡(luò)雖然在下載速度達(dá)到幾百幾百KB每秒，但仍然難以滿足部分人群對(duì)網(wǎng)絡(luò)能快速下載的要求，在新建的 4G網(wǎng)絡(luò)中，LTE的上行與下行都采用了OFDM技術(shù)，加上與CDMA技術(shù)的結(jié)合，優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)成為了新一代移動(dòng)通信的新技術(shù)。相信在不久的將來OFDM技術(shù)將會(huì)運(yùn)用的更加廣泛。致謝 在論文完成之際，謹(jǐn)向所有給予我指導(dǎo)、幫助、關(guān)心和支持的老師、同學(xué)和家人表示最真摯的謝意！ 衷心感謝電子信息工程學(xué)院全體老師，尤其是各位曾經(jīng)給予我教導(dǎo)和幫助的各位老師，是你們讓我慢慢接受專業(yè)知識(shí)，并不斷進(jìn)步的。最要感謝的是焦老師，曾經(jīng)是我的通信原理老師，勤勤懇懇，兢兢業(yè)業(yè)，對(duì)我學(xué)習(xí)通信方面的知識(shí)有很大的幫助?，F(xiàn)在是我的論文導(dǎo)師，我由衷的感謝您對(duì)我的指導(dǎo)。借此，我想說聲：老師，你們辛苦了！你們的付出，我將畢生永懷！ 最后，我還要深深感謝我的父母和家人！不管遇到何種困難阻險(xiǎn)，他們都一如既往地支持和付出。大愛無言，但愿自己將來好好努力，取得更好的成績來報(bào)道他們的關(guān)懷。 由于本人學(xué)識(shí)有限，文中不免有錯(cuò)誤與待改進(jìn)之處，真誠歡迎各位師長、朋友提出寶貴意見。主要參考文獻(xiàn) [1] Erik dahlman Stefan Parkvall Johan Skold Per Beming 著. 繆慶育 徐斌等，《3G演進(jìn)HSPA與LTE》[M].人民郵電出版社，北京，2010. 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