宽带无线接入中OFDM前景广阔

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OFDM（OrthogonalFre-quencyDivisionMultiplexing正交频分复用）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受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。OFDM的技术发展已经有近40年的历史，目前已被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统，主要的应用包括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）、宽带无线接入（BWA）等。



　　OFDM可以应用于速率高于10Mb/s的宽带无线接入系统。然而，在宽带无线接入领域，一些公司开发的技术虽然都基于OFDM，但有各自的特色，形成一些专利技术，如VectorOFDM（VOFDM）、WidebandOFDM（WOFDM）、flash－OFDM等。另外，目前在OFDM领域已有两大阵营：宽带无线Internet论坛（BWIF）和OFDM论坛，它们力图使自己的OFDM模式成为标准。而实际上，这几个主要的OFDM技术具有不同的特点，因此在应用场合方面也各有不同。



（1）VOFDM



　　VOFDM技术通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，是联合OFDM和空时处理而得到的一种新技术。它利用了时间、频率和空间三种分集技术，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增加。



　　VOFDM实现主要包括以下功能模块：OFDM模块，实现可编程控制的系统数据率和时延扩展容限；信道估计模块，采用突发模式的训练序列；同步模块，实现鲁棒的系统定时和频率恢复；空域处理，用作干扰删除和发送、接收分集；编码，采用级连的卷积码和Reed－Solomon码。



　　把OFDM和智能天线相结合的技术除了VOFDM外，还有美国Iospan公司开发的MIMOOFDM技术。业界广泛的共识是在下一代宽带无线接入系统中使用多天线技术，多天线技术能在有地形障碍，如树、建筑物等条件下，提供可靠的高速宽带业务。



（2）WOFDM



　　WOFDM是IEEE802.11a的基础，WOFDM通过扩频和前向纠错码，降低了恶劣信道的影响，它把信道估计与Reed－Solomon算法配合使用，使纠错能力增加一倍。为降低信号的峰值－平均电平比，WOFDM采用了随机相位的信号白化技术，通过对每个WOFDM符号乘以一个收发端已知的复向量，该向量具有单位幅度和相位，弱化了发射信号的变化，降低了信号动态范围，使系统对射频功率放大器线性度要求降低。WOFDM频谱利用率高，用16QAM调制的商用WOFDM系统目前可到3.2b/s/Hz的频谱利用率。



　　WOFDM最初推出的ASIC芯片数据速率为32Mb/s，调制方式为16QAM。如果把速率升至45Mb/s，只要改变DSP中的软件、选择64QAM的调制方式即可，无须改变硬件。WOFDM目前已用作点对点、点对多点的无线接入解决方案。



（3）flash-OFDM



　　相对VOFDM、WOFDM而言，flash－OFDM的特点是能在移动环境下工作，是一种移动宽带接入Internet解决方案。



　　flash－OFDM采用FDD双工方式，工作频段在220MHz～3.5GHz之间。上下行链路是数百个子信道组成的宽带载波（扩频的OFDM），传输数据时给每个用户分配子信道。每个子信道采用了自适应调制和先进的编码技术，其频谱利用率比CDMA2000系统高3倍。flash－OFDM利用快速跳频技术把信号扩频，具有频率分集能力，减小了同一小区内的用户间干扰，它同时具有OFDM和跳频扩频技术的优点。除了跳频外，为解决小区间干扰，采用了功率控制，用户只发射能有效通信的功率。空中接口采用分组业务，支持全IP通信。flash－OFDM的MAC层不但增强了空中接口的性能，而且支持全IP网络接口。它的功能包括把IP包分割/重组成数百个比特的OFDM块；采用ARQ大大降低话音的时延；提供丰富的IPQoS应用接口等。



　　网络层提供MAC层和骨干网的接口，它可支持IP会话管理，管理多种工作模式，如flash－OFDM/802.11、flash－OFDM/Bluetooth双模，可实现基站、移动台和用户的授权、认证，另外，还提供与AAA系统的接口、路由管理、数据加密等。



　　移动层功能包括IP地址分配、切换管理、基站间通信等。系统对移动性支持的关键是当用户从一个BS移动到另一个BS时，能跟随用户，同时保持数据连接和IP地址。它的移动管理能力解决方案基于移动IP和漫游时支持切换，切换过程能保证没有分组丢弃。



　　从全IP的观点看，flash－OFDM代表了理想的空中链路，支持移动性和基于QoS的业务。物理层和MAC层为移动宽带数据特殊设计，基站控制信道的分配，以一定的优先级传送不同业务，如基于IP的话音、视频会议等。空中链路使用户数据率和频谱利用率得到提高。它是基于IP的分布式网络，支持实时的交互式业务和端到端的IP连接，能满足业务提供商和运营商的需要，易于部署和网络演进。



　　另外，在新一代WLAN技术标准中，美国的IEEE802.11a和欧洲ETSI的HiperLAN/2中均采用了OFDM技术。IEEE802.11a工作在5GHz频带，速率可达54Mb/s，HiperLAN/2最高速率与IEEE802.11a相同，在实际应用最低也能保持在20Mb/s左右。