淺析OFDM技術(shù)在應(yīng)急通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、淺析ofdm技術(shù)在應(yīng)急通信系統(tǒng)中的應(yīng)用文章出處：發(fā)布時(shí)間：2010/12/27 | 177次閱讀| 0次推薦| 0條留言摘要：當(dāng)前，自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生事件以及公共安全書件在世界范圍內(nèi)頻頻發(fā)生，應(yīng)急通信系統(tǒng)在而 對(duì)這些突發(fā)事件時(shí)扮演著越來(lái)越重要的角色。本文首先分析了下一代移動(dòng)通信核心技術(shù)ofdm技術(shù)的原 理及其特點(diǎn)，并以mcw ill系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)要分析了 ofdm技術(shù)在mcw ill應(yīng)急通信系統(tǒng)的應(yīng)用。最后得 岀結(jié)論ofdm技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)急通信系統(tǒng)屮將得到廣泛應(yīng)用。1概述近年來(lái)，無(wú)論是自然災(zāi)害的救援工作、公共衛(wèi)生事件的防疫工作還是安全事件的秩序維護(hù)工作都對(duì)公 共事件的相關(guān)部門處理緊急響應(yīng)事件提出

2、了越來(lái)越高的耍求。相應(yīng)部門無(wú)論是在預(yù)警方案和組織管理協(xié)調(diào) 的軟件方面，還是相應(yīng)通信設(shè)備和管理指揮系統(tǒng)的碩件配備方面，都面臨著全新的考驗(yàn)。因此，建設(shè)一套高 效適用的應(yīng)急通信系統(tǒng)，為公眾提供更及吋的救助服務(wù)，己成為當(dāng)前-個(gè)重要而迫切的課題。作為第四代移 動(dòng)通信技術(shù)的核心技術(shù)ofdm技力：多載波的傳輸距離利圖像信號(hào)的流暢性均要優(yōu)越于單載波技術(shù), 適用于強(qiáng)調(diào)無(wú)線語(yǔ)音和無(wú)線視頻的實(shí)時(shí)性通信應(yīng)急通信系統(tǒng)。2 ofdm技術(shù)及特點(diǎn)ofdm技術(shù)即正交頻分復(fù)用技術(shù)，它的提出己有40年的歷史，與己經(jīng)普遍應(yīng)用的fdm技術(shù)i分柑似, ofdm技術(shù)把高速的數(shù)據(jù)流通過串/并變換分配到速率相對(duì)較低的若干個(gè)頻率子信道中進(jìn)行傳輸

3、，其第一 個(gè)實(shí)際應(yīng)用是軍用的無(wú)線高頻通信鏈路。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,ofdm技術(shù)具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1) 通過對(duì)高速率數(shù)據(jù)流進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換，使得每個(gè)了載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)長(zhǎng)度相對(duì)增加，從而有效地 減少由于無(wú)線信道的時(shí)間彌散所帶來(lái)的符號(hào)間的干擾，進(jìn)而減少了接收機(jī)內(nèi)均衡器的復(fù)雜度，冇時(shí)其 至可以不采用均衡迓而僅僅通過插入循環(huán)前綴的方法消除符號(hào)間干擾的不利影響。2) ofdm中由于各個(gè)了載波間存在正交性，允許了信道的頻譜相互重疊，因此,ofdm系統(tǒng)可以故大 限度地利用頻譜資源eofdm技術(shù)與傳統(tǒng)的fdm技術(shù)帶寬利用率比較如圖1所示。從圖1 'pw以看出，傳 統(tǒng)的fdm技術(shù)需耍在兩個(gè)信道之間存在較大的

4、頻率間隔來(lái)防止干擾，這就降低了全部的頻譜利用率，而應(yīng) 用ofdm技術(shù)的子載波正交復(fù)用技術(shù)大大減少了保護(hù)帶寬，捉高了頻譜利用率。fdm多載波調(diào)制技術(shù)節(jié)省帶寬資源ofdm多載波調(diào)制技術(shù)圖1 fdm與ofdm帶寬利用率的比較。3）各個(gè)子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可以分別通過采用離散傅里葉反變換和離散傅里葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且 當(dāng)子載波數(shù)很多時(shí)，還可以通過采用快速傅里葉反變換和快速傅里葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。4）ofdm系統(tǒng)物理層支持非對(duì)稱的高速率數(shù)據(jù)傳輸，通過使用不同數(shù)據(jù)的子信道可以實(shí)現(xiàn)上下行鏈 路中不同的傳輸速率。5）ofdm技術(shù)易于和多種接入方式相結(jié)合使用。但是ofdm系統(tǒng)由于存在多個(gè)正交的子載波,而且輸出信號(hào)是多

5、個(gè)子信道信號(hào)的疊加，因此與傳統(tǒng)技 術(shù)相比，也存在一些缺點(diǎn)：1）易受頻率偏差的影響。由于子信道的頻譜相互覆蓋，這就對(duì)它們之間的正交性提出了嚴(yán)格的耍求。 無(wú)線信道的時(shí)變性在傳輸過程屮造成的無(wú)線信號(hào)頻譜偏移，或發(fā)射機(jī)與接收機(jī)本地振蕩器z間存在的 頻率偏差，都會(huì)使ofdm系統(tǒng)子載波z間的正交性遭到破壞，導(dǎo)致子載波z間干擾。2）存在較高的峰值平均功率比。多載波系統(tǒng)的輸出是多個(gè)子信道信號(hào)的疊加，因此如果多個(gè)信號(hào)的相 位一致，所得到的疊加信號(hào)的瞬時(shí)功率就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號(hào)的平均功率，導(dǎo)致較大的峰值平均功率比。這就對(duì) 發(fā)射機(jī)內(nèi)放大器的線性度得出了很高的要求，因此可能帶來(lái)信號(hào)畸變，使信號(hào)的頻譜發(fā)生變化，從而導(dǎo) 致各

6、個(gè)子信道間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生干擾，使系統(tǒng)的性能惡化。3 ofdm技術(shù)在應(yīng)急通信系統(tǒng)中的應(yīng)用m cw ill（多載波無(wú)線信息本地壞路）寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的第一代寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)。 m cw ill采用的是國(guó)際最先進(jìn)的碼擴(kuò)正交頻分多址、智1能天線、空間零陷、聯(lián)合檢測(cè)等無(wú)線通信技術(shù)。 采用mcw ill系統(tǒng)在應(yīng)急通信中，只要一只簡(jiǎn)單的cpe或者pcmcia卡，無(wú)需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試，就 能夠迅速提供高速無(wú)線連接，同時(shí)由于其可移動(dòng)性，便攜性，能夠滿足應(yīng)急通信的更多需要。m cw ill系統(tǒng)由終端設(shè)備cpe、基立占系統(tǒng)bts以及網(wǎng)元管理系統(tǒng)ems三個(gè)部分組成。其中，終端 設(shè)備cpe完成用

7、戶端計(jì)算機(jī)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連接?；鞠到y(tǒng)完成用戶端cpe與骨干網(wǎng)絡(luò)的連接，包括基站傳輸系統(tǒng)bts以及身寸頻系統(tǒng)rfs兩部 分。網(wǎng)元管理系統(tǒng)ems完成對(duì)無(wú)線系統(tǒng)中的所冇終端設(shè)備cpe、基站系統(tǒng)的設(shè)備筲理、系統(tǒng)監(jiān)控、權(quán)限 管理、帶寬分配等操作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。m cw ill系統(tǒng)的核心技術(shù)之一 cs-ofdma將ofdma、tdma和scdma有機(jī)融合為一體。cs -ofdma采用了 ofdm調(diào)制方式，具備所有ofdm的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，除了頻率利用率高、信道分配靈活、容 易實(shí)現(xiàn)外，還有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：圖2 m cw ill系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。1) 通過對(duì)調(diào)制符號(hào)的串并轉(zhuǎn)換降低單載波上的符號(hào)速率可以増強(qiáng)多徑干擾的抵

8、抗能力；2) 根據(jù)對(duì)各個(gè)信道的動(dòng)態(tài)分配來(lái)選擇符號(hào)的承載信道可以抗頻率選擇性衰落；3) cs - ofdma采用了碼擴(kuò)技術(shù)，將一個(gè)符號(hào)進(jìn)行碼擴(kuò)后再以一個(gè)信道為單位進(jìn)行多載波調(diào)制，這樣 可以將一個(gè)符號(hào)的能量分散到整個(gè)信道中，在接收時(shí)達(dá)到頻率分集的效果；4) cs0fdma采取的多址方式主要由tdma與0fdma組成，碼擴(kuò)的使用范圍僅在每一個(gè)信道中, 而信道是給用戶的最小單位，這樣用戶在發(fā)射接收信號(hào)時(shí)，相互之間不會(huì)干擾，避開了傳統(tǒng)cdma接入方 式的多址干擾問題。m cw ill技術(shù)利用并行傳輸?shù)膐fdm技術(shù)和cdma技術(shù)的有效融合，是兩個(gè)技術(shù)的折衷方案，有 效地克服了傳統(tǒng)cdma系統(tǒng)而對(duì)無(wú)線寬帶數(shù)擁傳輸時(shí)山于擴(kuò)展頻譜而引起的碼間干擾的嚴(yán)重問題，其最大 優(yōu)點(diǎn)是對(duì)抗頻率選擇性衰落。在單載波窄帶cdma系統(tǒng)屮,單個(gè)衰落或者干擾能夠?qū)е抡麄€(gè)通信鏈路失敗, 但是在m cw ill系統(tǒng)屮，由于使用了多載波，因此只冇很小一部分載波會(huì)受到干擾。系統(tǒng)會(huì)門動(dòng)在10個(gè) 子載波中選擇信號(hào)效果最好的4個(gè)了載波或者2個(gè)了載波進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)頻譜的最佳利用。4結(jié)束語(yǔ)應(yīng)急通信系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是”應(yīng)急狀態(tài)”下的通信,快捷的無(wú)線語(yǔ)音通信保證指揮命令的迅速傳達(dá)，實(shí)時(shí)的視 頻通信是指揮者正確判斷的必備工具，二者缺一不可。而”應(yīng)急狀態(tài)”通常是場(chǎng)呆不固定，因此更加強(qiáng)