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标题: 新一代无线通信技术---OFDM技术 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 15:41
标题: 新一代无线通信技术---OFDM技术
随着通信技术的不断成熟和发展，如今的通信传输方式可以说多种多样，变化日新月异，从最初的有线通信到无线通信，再到现在的光纤通信。然而，从通信技术的实质来看，上面所述基本上都是传输介质和信道的变化，突破性的进展并不多。近年来，随着DSP芯片技术的发展，傅立叶变换／反变换、高速Modem采用的64／128／256QAM技术、栅格编码技术、软判决技术、信道自适应技术、插入保护时段、减少均衡计算量等成熟技术的逐步引入，OFDM作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，引起了广泛关注。人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用，预计第三代以后的移动通信的主流技术将是OFDM技术。
何谓OFDM技术
      OFDM的英文全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中文含义为正交频分复用技术。这种技术是HPA联盟（Home－Plug Powerline Alliance）工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。
      其实，OFDM并不是如今发展起来的新技术，OFDM技术的应用已有近40年的历史，主要用于军用的无线高频通信系统。但是，一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到70年代，人们提出了采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化。八十年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。进入九十年代以来，OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视(HDTV）、无线局域网（ WLAN）等。
      OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。
      OFDM技术属于多载波调制（Multi-Carrier Modulation, MCM）技术。有些文献上将OFDM和MCM混用，实际上不够严密。MCM与OFDM常用于无线信道，它们的区别在于：OFDM技术特指将信道划分成正交的子信道，频道利用率高；而MCM，可以是更多种信道划分方法。
      OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制用的，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。在对每个载波完成调制以后，为了增加数据的吞吐量，提高数据传输的速度，它又采用了一种叫作HomePlug的处理技术，来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并处理，把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。另外OFDM之所以备受关注，其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换（IDFT/DFT）代替多载波调制和解调。
OFDM技术优势
OFDM技术有什么优点？
1、OFDM技术的最大优点是对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在单载波系统中，单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败，但是在多载波系统中，仅仅有很小一部分载波会受到干扰。对这些子信道可以采用纠错码来进行纠错。
2、可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受损害，因此系统总的误码率性能要好得多。
3、通过各个子载波的联合编码，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。通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高。
4、 OFDM技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。
5、可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法；
6、信道利用率很高，这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要；当子载波个数很大时，系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。
      近年来，围绕这两个问题进行了大量研究工作，并且已经取得了许多进展。 OFDM作为一种能够使运营商节省频宽资源并提供高质量数据通信服务的技术，将与目前被炒得异常火爆的CDMA技术，一起竞争第三代移动通信标准的主角。
      那么为什么这个不为人所知的OFDM技术，能够被几乎所有固定无线装置的制造商和营运商看中呢？因为OFDM技术具有下面的优势：
● 该技术可以处理多体数据业务的异步特性，可以提供比传统多址技术更高的容量，并且可以抗信道的频率选择性衰落；
● 该技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化。由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，所以OFDM能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信；
● 该技术能提供队列服务，克服传输介质中外界信号的干扰，使无线通讯在大部分地区可以稳定使用；
● 该技术解决了在移动传输高速数据时所引起的无线信道性能变差的问题，从而极大地提高了传输信道的质量保持；
● 该技术具有快速纠错功能，能够应对随时可能出现的干扰信号，并重建所有在传送过程中遭到破坏的信号数据位；
● 该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信；
● 该技术可以实现较高的安全传输性能，它允许数据在复数的高速的射频上被编码；
● 该技术对传输线路上的多路径外界信号干涉有较强的抵抗力，非常适合工作在一些恶劣的通信环境中。
      总之，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。欧洲的DAB系统使用的就是OFDM调制技术。试验系统已在运行，很快吸引了大量听众。它明显地改善了移动中接收无线广播的效果。用于DAB的成套芯片的开发正在一项欧洲发展项目中进行，它将使OFDM接收机的价格大大降低。市场前景非常看好。
      随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM技术在综合无线接入领域将越来越得到广泛的应用。可以看出，OFDM技术具有良好的应用前景。www.CETINet.com
无线数据专网---诺特网
      诺特网是由信息产业部批准的中国第一条无线数据专网，该网络采用爱立信的mobitex技术，建立在蜂窝移动通信技术基础上，采用分组交换传输方式。系统由网络控制中心、交换机和基站三部分组成。
      网络控制中心(NCC) 网络控制中心(NCC)负责整个网络的监督和管理，处理所有的操作和维护任务，包括网络配置、告警处理、客户管理和计费信息等。
      交换机(MHX.MOX) 交换机的主要功能是实现基站之间的数据传输和通信接续。通常由区域交换机和本地交换机构成分层结构。交换机通过开放式网关，可以连接客户的局域网或广域网。
      基站(BAS) 网络中每一台基站组成一个无线蜂窝，覆盖半径通常为10－20公里。无线终端与所在小区内的基站进行数据传输，并在越区时实现自动切换。
      数据中心(IDC) 数据中心是具有高可靠性、可用性及可扩展性的计算机系统，能方便地与Internet、Intranet和企业应用系统互联，为天宇卫星、"诺特网"的应用提供个性化、实用化、多样化的信息内容，是网络天宇整体应用解决方案的核心。
      数据中心已建成网站系统、邮件系统、证券委托交易系统、通用POS交易平台、车辆调度管理系统、WAP、SMS、无线e-mail、在线聊天、在线游戏网关。
      终端产品(DCE) 根据市场需求，自行和合作研发的无线POS机、双向掌上电脑、双向股票机、无线MODEM、车载终端和物流终端六大类终端产品"诺特（NOTER)",可满足不同客户群体和行业的应用需要。
      同时有一点，就是特别适合中心监控下面多点的情况，可以有用户监控中心的计算机直接接入该网络的交换机上，从而实现了，上边是宽带，下边是窄带，这样多点向一点传输数据，就不会出现网络数据碰撞的情况，简单，省事，是专用于数据传输的特优网络，但是有一个不足的地方是：目前只在一些大城市建成覆盖，要覆盖全国还需要一段时间。

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