無線通信中的OFDM技術(shù)同步研究

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引言：

目前，OFDM技術(shù)是無線通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)以及最具潛力技術(shù)之一。與其他無線傳輸技術(shù)相比，它具備自己獨特的優(yōu)勢，適用于高速無線傳輸系統(tǒng)，目前已經(jīng)在HDTV、無線寬帶接入、無線局域網(wǎng)以及DVB等系統(tǒng)中得到廣泛應用。因此，加大對無線通信中OFDM技術(shù)的研究和分析將具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、OFDM技術(shù)概述及技術(shù)基礎分析

1.1OFDM技術(shù)概述

OFDM，即正交頻分復用技術(shù)，具有較高的頻譜利用率，能夠?qū)崿F(xiàn)更多數(shù)據(jù)的傳輸，屬于一種多載波調(diào)制技術(shù)。在無線通信中，作為一種特殊的多載波通信技術(shù)，OFDM技術(shù)的子載波間是相互正交的，各子載波信號通過疊加之后再進行符號的輸出，且可通過QAM或者PSK的調(diào)制方式來進行每個子載波信號的調(diào)制。FDM是傳統(tǒng)的頻分復用技術(shù)，其采用的也是傳統(tǒng)的多載波調(diào)制技術(shù)。而OFDM技術(shù)則是采用新的多載波調(diào)制方。與FDM技術(shù)相比，OFDM技術(shù)能夠在相同的頻帶寬度上進行更多數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)頻帶利用率的提升。

1.2OFDM技術(shù)基礎

OFDM采用的是一種多載波調(diào)制方式，基本的技術(shù)基礎就是通過串并的方式將高速率的信源信息流變換成低速率并行數(shù)據(jù)流，進而在相互正交的子載波上將這種數(shù)據(jù)流進行調(diào)制，再累積相加這些調(diào)制信號，最后發(fā)射信號?；跁r域的角度來看，OFDM在傳輸多個符號時，采用并行方式能夠增加碼元的持續(xù)時間，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對時間彌散性最大程度的減弱，而這種彌散性是由無線信道的多徑時延擴展產(chǎn)生。同時，OFDM技術(shù)將循環(huán)前綴插入符號之間，不僅能夠有效避免由于多徑效應而產(chǎn)生的符號之間的干擾，而且還能夠?qū)ψ虞d波間正交性的影響實現(xiàn)有效控制，這種正交性是由于多徑信道環(huán)境中因保護間隔的插入而產(chǎn)生的，而OFDM技術(shù)能夠有效避免這種影響?；陬l域的角度來看，OFDM技術(shù)具有多個正交子信道，且采用并行傳輸正交子載波的方式，也就是整個分配信道被多個較窄的正交子帶和所占據(jù)。雖然總的信道具備頻率選擇性，但是每個子信道具有一定的平坦性，且與信道相關(guān)帶寬相比，信號帶寬較小，這樣技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)在每個信道上進行窄帶傳輸，能夠有效克服信道的頻率選擇性衰落。另外，OFDM技術(shù)中子載波之間是相互正交的，這就可以通過一定的帶寬，實現(xiàn)系統(tǒng)容量的有效提高。

二、OFDM技術(shù)的同步問題分析

2.1OFDM同步模型分析

同步技術(shù)在無線通信領(lǐng)域中是非常關(guān)鍵的技術(shù)，其在OFDM系統(tǒng)中同樣重要。OFDM系統(tǒng)對于其信號的處理過程分為三個同步問題：第一，符號定時同步（FFT窗口準確位置的符號）；第二，樣值同步（數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換時的時鐘采樣值）；第三，信道載波頻率同步（發(fā)射端和接收端的載波頻率）。同時OFDM系統(tǒng)同步模型也對每個同步在系統(tǒng)中的位置進行了表示。

2.2ofdm同步算法分析

1）、非數(shù)據(jù)輔助算法從信號的發(fā)送一直到其接收，在整個過程中，非數(shù)據(jù)輔助算法指的是這一過程不使用任何輔助符號而進行同步。這種算法通常是對自身循環(huán)前綴的使用來進行定時同步的。由于循環(huán)前綴在OFDM系統(tǒng)中的加入，使得前后數(shù)據(jù)都與其符號有了關(guān)系，這樣就可以利用關(guān)系進行定時同步。如果處理理想的信道環(huán)境下，非數(shù)據(jù)輔助算法的性能非常好，但是如果處于多徑衰落信道下，這種算法就不能克服ISI的影響，其性能的發(fā)揮也很差。

2）、數(shù)據(jù)輔助算法分析數(shù)據(jù)輔助算法是在OFDM符號中插入同步的訓練符號序列，其插入的位置一般是在一個或者一段OFDM符號的前面。加入訓練符號序列之后雖然會降低傳輸速率，但是卻能完成信道估計和同步估計。因此數(shù)據(jù)輔助算法能夠針對不同的業(yè)務需求，來選擇不同的訓練符號。與非數(shù)據(jù)輔助算法相比，數(shù)據(jù)輔助算法能夠?qū)崿F(xiàn)多徑衰落信道中的較好的估計性能，因此其對于無線通信系統(tǒng)而言，更加適合。

3）、訓練序列同步算法發(fā)送信號的訓練符號在OFDM中是重復的，而且符號經(jīng)受了相同的頻率偏移，這就使得相位差產(chǎn)生，即一個可以通過計算得到的相位差。訓練序列同步算法的下一步計算可以根據(jù)得到的相位差來進行頻偏估計。通過對重復發(fā)送的訓練符號數(shù)據(jù)塊進行捕獲和處理，接收端就能夠得到頻率偏移估計并同時獲得符號定時估計。

三、結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，時代的進步，無線通信逐漸由早期用于傳輸語音數(shù)據(jù)的功能擴展到各個領(lǐng)域?，F(xiàn)在智能移動電話已經(jīng)在移動通信中得到了廣泛應用，并且隨著用戶要求的不斷提高，無線通信在數(shù)據(jù)傳輸速度方面的發(fā)展也越來越快。通過本文對無線通信中OFDM技術(shù)以及同步問題的分析和研究，希望能夠為促進無線通信行業(yè)的發(fā)展起到一定積極作用。

作者：王中杰 單位：山西大學