多載波傳輸技術研究

楚寧

摘 ?要：正交分頻多任務藉由平行傳輸?shù)姆绞綄⒋匈Y料依序轉成并列資料傳輸，并結合分頻多任務（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）將傳輸帶寬分成數(shù)個不重迭的子載波信道，以避免子信道間互相的干擾。為了提高頻譜使用效率，在1960年代提出子載波間的正交特性，使得傳輸?shù)淖油ǖ揽梢曰ハ嘀氐皇鼙舜烁蓴_，因此使用越多子載波通道，可以提升更多頻譜效率。此技術適合在頻率選擇性衰落通道環(huán)境下使用，可以減少信道延遲對訊號的破壞，而其先決條件是接收端要有一個良好的通道估測系統(tǒng)才能提升系統(tǒng)的效能。

關鍵詞：多載波 ?通信 ?傳輸 ?系統(tǒng) ?研究

中圖分類號：TN928 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0013-02

1 ?正交分頻多任務系統(tǒng)

2 ?分頻多任務傳輸

2.1 正交性

FDM為了避免載波間干擾（ICI），在每個子載波之間會保留一個保護頻帶，因此，當子載波數(shù)目增加時會造成頻譜的使用效率降低。為了提高FDM的頻譜效率。所以結合信號正交的特性，使得每個子載波在互相重迭時不會造成子載波之間的干擾。在傅里葉積分區(qū)間內，每個子載波的訊號必須要有整數(shù)倍的周期訊號。在傅里葉積分區(qū)間內，相鄰兩個子載波的訊號的周期數(shù)必須相差1。如果正交分頻多任務訊號達到了上述的正交特性，則子載波間將不會互相干擾，能夠正確地解出原始訊號。

2.2 保護區(qū)間

無線電波在傳輸過程中，經(jīng)由地表、建筑物、氣候等環(huán)境因素的影響，使傳送訊號經(jīng)過繞射、折射、反射等現(xiàn)象，在不同時間抵達接收端，可能因為延遲的因素而導致傳輸符元與下一個傳輸符元發(fā)生重迭現(xiàn)象，以導致信號錯誤，此現(xiàn)象稱為ISI。借著在每一個正交分頻多任務符元間加入一段空的保護區(qū)間（guard interval with zero padding），正交分頻多任務傳輸幾乎可以完全避免ISI。

3 ?分碼多重接取系統(tǒng)

分碼多重接取技術是由直接序列展頻的原理而來的，每一個用戶的訊號均先乘上不同的展頻碼，這就是所謂的分碼多重接取方式。假設我們先不考慮噪聲與干擾，b（t）表示二位相位鍵移（Binary Phase Shift Keying，BPSK）訊號，c（t）表示使用者的展頻碼，而不同使用者各使用不同的展頻碼，展頻碼的振幅為+1或-1，則被傳送的訊號可表示為：

從頻譜上來看，傳送端被傳送的訊號與展頻碼相乘所得到的頻譜等于兩個訊號個別的頻譜做回旋積（convolution integral）。由于展頻碼屬于寬帶訊號，因此當一個訊號所乘上的展頻碼長度越長時，其傳送端被調變的訊號頻譜也就越寬。但當調變后的訊號頻寬會大于信道的同調帶寬時，訊號就會經(jīng)過頻率選擇性衰弱通道，則所傳送的訊號將受到多重路徑衰弱效應的影響。

4 ?結語

分碼多重接取系統(tǒng)由于展頻的關系導致傳送訊號的帶寬加大，因此在傳送過程中會遭遇到多路徑衰弱效應的影響而產(chǎn)生ISI的問題。為了克服此現(xiàn)象，我們希望傳送訊號經(jīng)過的信道為頻率非選擇性衰弱通道而不是頻率選擇性衰弱通道，則傳送的訊號其帶寬就必須要小于通道的同調帶寬，而使用多載波的正交分頻多任務技術可以達到此一條件。因此，結合分碼多重接取與正交分頻多任務的技術，我們可以將同樣的訊號乘上各使用者不同的展頻碼后，再經(jīng)過多個正交載波的調變，使得訊號可在多個獨立通道上傳輸。接著，我們可以利用選擇適當?shù)妮d波數(shù)目讓訊號在各載波的帶寬小于各載波通道的同調帶寬，如此一來可使訊號由原來單一載波的頻率選擇性衰弱通道傳輸變成多載波的多個頻率非選擇性衰弱通道傳輸，這樣傳輸?shù)挠嵦柧筒粫驗槎嘀芈窂剿ト醯挠绊懚a(chǎn)生ISI的問題。

參考文獻

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