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与cdma相比ofdm有哪些优势

发布时间:2019-07-04 12:39 来源:未知 编辑:admin

  OFDM —— OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。

  频谱利用率、支持高速率多媒体服务、系统容量、抗多径信道干扰等因素是目前大多数固定宽带无线接入设备商在选择CDMA(码分多址)或OFDM(正交频分复用)作为点到多点(PMP)的关键技术时的主要出发点。而这两种技术在这些方面都各有所长,因此设备商需要根据实际情况权衡利弊,进行综合分析,从而做出最佳选择。

  CDMA技术是基于扩频通信理论的调制和多址连接技术。OFDM技术属于多载波调制技术,它的基本思想是将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,并且各个子载波并行传输。OFDM和CDMA技术各有利弊。CDMA具有众所周知的优点,而采用多种新技术的OFDM也表现出了良好的网络结构可扩展性、更高的频谱利用率、更灵活的调制方式和抗多径干扰能力。下面主要从调制技术、峰均功率比、抗窄带干扰能力等角度分析这两种技术在性能上的具体差异。

  ——调制技术。一般来说,无线系统中频谱效率可以通过采用16QAM(正交幅度调制)、64QAM乃至更高阶的调制方式得到提高,而且一个好的通信系统应该在频谱效率和误码率之间获得最佳平衡。

  在CDMA系统中,下行链路可支持多种调制,但每条链路的符号调制方式必须相同,而上行链路却不支持多种调制,这就使得CDMA系统丧失了一定的灵活性。并且,在这种非正交的链路中,采用高阶调制方式的用户必将会对采用低阶调制的用户产生很大的噪声干扰。

  在OFDM系统中,每条链路都可以独立调制,因而该系统不论在上行还是在下行链路上都可以容易地同时容纳多种混合调制方式。这就可以引入“自适应调制”的概念。它增加了系统的灵活性,例如,在信道好的条件下终端可以采用较高阶的如64QAM调制以获得最大频谱效率,而在信道条件变差时可以选择QPSK(四相移相键控)调制等低阶调制来确保信噪比。这样,系统就可以在频谱利用率和误码率之间取得最佳平衡。此外,虽然信道间干扰限制了某条特定链路的调制方式,但这一点可以通过网络频率规划和无线资源管理等手段来解决。

  ——峰均功率比(PAPR)。这也是设备商们应该考虑的一个重要因素。因为PAPR过高会使得发送端对功率放大器的线性要求很高,这就意味着要提供额外功率、电池备份和扩大设备的尺寸,进而增加基站和用户设备的成本。

  CDMA系统的PAPR一般在5~11dB,并会随着数据速率和使用码数的增加而增加。目前已有很多技术可以降低CDMA的PAPR。

  在OFDM系统中,由于信号包络的不恒定性,使得该系统对非线性很敏感。如果没有改善非线性敏感性的措施,OFDM技术将不能用于使用电池的传输系统和手机等。目前有很多技术可以降低OFDM的PAPR。

  ——抗窄带干扰能力。CDMA的最大优势就表现在其抗窄带干扰能力方面。因为干扰只影响整个扩频信号的一小部分;而OFDM中窄带干扰也只影响其频段的一小部分,而且系统可以不使用受到干扰的部分频段,或者采用前向纠错和使用较低阶调制等手段来解决。

  ——抗多径干扰能力。在无线信道中,多径传播效应造成接收信号相互重叠,产生信号波形间的相互干扰,使接收端判断错误。这会严重地影响信号传输的质量。

  为了抵消这种信号自干扰,CDMA接收机采用了RAKE分集接收技术来区分和绑定多路信号能量。为了减少干扰源,RAKE接收机提供一些分集增益。然而由于多路信号能量不相等,试验证明,如果路径数超过7或8条,这种信号能量的分散将使得信道估计精确度降低,RAKE的接收性能下降就会很快。

  OFDM技术与RAKE接收的思路不同,它是将待发送的信息码元通过串并变换,降低速率,从而增大码元周期,以削弱多径干扰的影响。同时它使用循环前缀(CP)作为保护间隔,大大减少甚至消除了码间干扰,并且保证了各信道间的正交性,从而大大减少了信道间干扰。当然,这样做也付出了带宽的代价,并带来了能量损失:CP越长,能量损失就越大。

  ——功率控制技术。在CDMA系统中,功率控制技术是解决远近效应的重要方法,而且功率控制的有效性决定了网络的容量。相对来说功率控制不是OFDM系统的基本需求。OFDM系统引入功率控制的目的是最小化信道间干扰。

  ——网络规划。由于CDMA本身的技术特性,CDMA系统的频率规划问题不很突出,但却面临着码的设计规划问题。OFDM系统网络规划的最基本目的是减少信道间的干扰。由于这种规划是基于频率分配的,设计者只要预留些频段就可以解决小区分裂的问题。

  ——均衡技术。均衡技术可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的ISI。在CDMA系统中,信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。由于扩频码自身良好的自相关性,使得在无线信道传输中的时延扩展可以被看作只是被传信号的再次传送。如果这些多径信号相互间的延时超过一个码片的长度,就可被RAKE接收端视为非相关的噪声,而不再需要均衡。

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