淺談OFDM系統(tǒng)的MPSK調(diào)制方案

【摘 要】OFDM即正交頻分復(fù)用技術(shù)，是MCM多載波調(diào)制的一種。在20世紀80年代，MCM獲得了突破性進展。本文介紹一種新的MPSK調(diào)制方案。

【關(guān)鍵詞】OFDM系統(tǒng)；MCM；MPSK調(diào)制方案

一、引言

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實際上OFDM是MCM（Multi-CarrierModulat

ion）多載波調(diào)制的一種。在實際應(yīng)用中，實時傅立葉變換設(shè)備的復(fù)雜度、發(fā)射機和接收機振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素制約了OFDM技術(shù)的實現(xiàn)。經(jīng)過大量研究，在20世紀80年代，MCM獲得了突破性進展。下面就是一種新的MPSK調(diào)制方案。

二、OFDM系統(tǒng)的MPSK調(diào)制方案

利用矩形MQAM方法只能實施步長m=2的比特分配方法，而利用MPSK則可以傳輸任意比特數(shù)量C∈{0，1，2，3，4，5}，分別對應(yīng)2PSK、4PSK、8PSK、16PSK以及32PSK。而且MPSK調(diào)制方法的另一個好處就是；該調(diào)制方案是等能量調(diào)制，即不會由于星座點的能量不等而為OFDM系統(tǒng)帶來峰均比（PAR）問題。但是其缺點也是顯而易見的，即性能不如QAM調(diào)制方法好，特別是當M比較大的時候，但是如果把每個子載波的最大化比特數(shù)量限制在4比特之內(nèi)，還是可以得到一定好處的。

1.單用戶條件下的性能仿真分析。下圖給出了衰落信道中每個子載波的比特分配情況，其中所使用的參數(shù)為：子載波個數(shù)N=128；總傳輸比特速率R=512。即平均每個子載波要傳輸4個比特；當步長m=1時，功率函數(shù)f（c）采用MPSK方法中的式子，當步長m=2時，功率函數(shù)f（c）采用矩形MQAM調(diào)制方法中的式子；誤碼率要求為Pe=10-4；并且假設(shè)Eσ■■=1。下圖（a）和（b）中分別給出步長m=1和m=2時，給定總體傳輸速率的前提下的單用戶別特分配情況。從圖可以看出，無論步長如何，當子載波的信道增益大時，為該子載波所分配的比特數(shù)量也會相應(yīng)增加。下圖中給出MQAM和MPSK兩種調(diào)制方法中，利用子載波的信道增益選擇最佳比特分配算法（OBA），以及采用傳統(tǒng)的等比特分配算法（EBA）情況中，給定誤碼率時，良種OFDM系統(tǒng)所需要的平均每比特信噪比。平均每比特信噪比的定義為：平均每比特信噪比=平均每比特發(fā)射功率/N0其中假設(shè)N0=1，表示平均噪聲功率。而平均每比特發(fā)射功率的定義為：平均每比特發(fā)射功率=整體發(fā)射（包括所有子載波以及所有用戶）/每OFDM符號內(nèi)包含的比特數(shù)量。（下面四個波形圖均出自O(shè)FDM移動通信技術(shù)原理與應(yīng)用）。

根據(jù)上述定義可以看到，由于N0以及每OFDM符號內(nèi)包含的比特數(shù)量都是常數(shù)，所以可以得知，整體發(fā)射功率與平均每比特信噪比是成正比的。（下圖出自O(shè)FDM移動通信技術(shù)原理與應(yīng)用）

2.小結(jié)。上圖仿真所采用的參數(shù)與上圖當中的參數(shù)相同，分別采用步長為2的矩形MQAM調(diào)制方法步長為1的MPSK調(diào)制方法。從圖中可以看到，無論何種調(diào)制方法，在相同的誤碼率前提下，OBA方案所需要的平均每比特信噪比都要低于E

BA方案。而且在兩種比特分配方案中，MPSK調(diào)制所需要的平均每比特信噪比要比MQAM調(diào)制中所需要的平均信噪比多3～4個dB左右。單用戶情況中，只需要單個用戶分配可用的子載波即可，不存在多個用戶爭取用一個載波的情況。而在多用戶情況中，比特分配問題就會變得比較復(fù)雜。由于多用戶不能共享同意個子載波，因此為一個子載波分配比特實際上就意味著禁止其他的用戶再次使用該子載波。當一個用戶所期望使用的子載波。由于這種子載波之間的相互聯(lián)系，就會似的greedy方法可能不在是最佳的。因此與單用戶條件相比，解決多用戶條件下的比特分配問題要復(fù)雜的多。這里限于篇幅，不再詳細討論。

參 考 文 獻

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