MIMO-OFDM技术在4G中的应用

jiany99

MIMO-OFDM技术相结合可以克服无线信道频率选择性衰落，增加系统容量，提高频谱利用率，成为4G中关键技术之一
1 OFDM技术
1.1 OFDM技术原理
    多径散射是产生频率选择性衰落之源。面向频率选择性信道的信息传输技术的研究是宽带移动通信中最具有挑战性的工作之一。在第三代移动通信系统中，采用码分多址（CDMA）技术来处理多径问题，以获得多径分集增益。然而在该体制中，多径干扰和多用户干扰始终并存。虽然在理论上采用多用户检测（MUD）的办法能够完全分离各个用户的信号，分解多址干扰和多径干扰，但在用户数较多的情况下，实现多用户检测是非常困难的。
     OFDM是一种高频谱利用率的并行传输技术，其思想是使用多个并行的子载波传输数据，并使相邻子载波间隔等于一个子载波的带宽，子载波之间相互正交。在理想情况下，接收端可以利用子载波之间的正交性，互不干扰地对各子载波进行解调。由于频谱重叠，OFDM系统的频谱利用率提高幅度与一般的频分复用相比几乎达到一倍。OFDM传输技术与单载波系统相比最大的优势在于它适配于频率选择性衰落信道。在接收端，经过无线信道后的OFDM信号各子信道间保持了原有的正交性，信道干扰的影响简化为一个复传输常数与一个子信道所传输的信号相乘。因此，对信号进行均衡变得很简单，但在传统的相同带宽的单载波系统中实现这种均衡是非常困难的。
OFDM系统框图

    信源出来的数据流经过前向纠错编码后进入调制单元。常用的纠错编码方式是：RS码＋符号交织＋卷积码＋比特交织。纠错编码后的数据流经过QPSK、QAM等方式的调制后，插入导频(主要进行信道估计或者用于同步)，经过串并转换，被分为N路子数据流，分别对应OFDM调制的N个子信道。然后进行IFFT变换，并串转换后添加循环前缀CP，经天线发射出去。接收端则进行相反的过程。
1.2 OFDM技术特点
OFDM技术优点
① OFDM将频率选择性信道划分为一组平衰落的子信道并行传输数据，从而有效地减小 了信道时延扩展的影响，而且当循环前缀的长度大于信道最大时延扩展时，接收机中可以不采用均衡器。

②OFDM的各子载波信道的频谱相互重叠，且每个子信道频域响应的峰值点恰为其它子信道频域响应的零点，因而既保证了子载波的正交性，也充分利用了频谱资源。

③可利用FFT/IFFT快速高效的实现调制解调。

④可以根据信道特性自适应地进行各子载波上的功率分配以及选择不同的调制方式，充分利用条件好的子信道以提高系统性能。

OFDM技术缺点

①与单载波系统相比，OFDM对频率偏差更加敏感。无线信道的时变性造成的多普勒频移，或者发射机和接收机本地振荡器的频率偏差都会破坏子载波的正交性，从而导致ICI。

②OFDM存在较高的峰值平均功率比，这是由于OFDM的输出信号由多个子信道上的信号叠加而成，当这些信号的相位一致时，输出信号的瞬时功率会远远大于平均功率。高峰均比对发射机内的线性放大器提出了很高的要求，如果放大器的动态范围不能满足信号幅度的变化，就会造成信号波形和频谱的畸变，因而破坏子载波的正交性。[br]<p align=right><font color=red>+5 RD币</font></p>