多載波傳輸技術(shù)研究

楚寧

摘 ?要：正交分頻多任務(wù)藉由平行傳輸?shù)姆绞綄⒋匈Y料依序轉(zhuǎn)成并列資料傳輸，并結(jié)合分頻多任務(wù)（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）將傳輸帶寬分成數(shù)個(gè)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(shù)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(duì)訊號(hào)的破壞，而其先決條件是接收端要有一個(gè)良好的通道估測(cè)系統(tǒng)才能提升系統(tǒng)的效能。

關(guān)鍵詞：多載波 ?通信 ?傳輸 ?系統(tǒng) ?研究

中圖分類號(hào)：TN928 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）03（b）-0013-02

1 ?正交分頻多任務(wù)系統(tǒng)

2 ?分頻多任務(wù)傳輸

2.1 正交性

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

2.2 保護(hù)區(qū)間

無(wú)線電波在傳輸過(guò)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(hào)經(jīng)過(guò)繞射、折射、反射等現(xiàn)象，在不同時(shí)間抵達(dá)接收端，可能因?yàn)檠舆t的因素而導(dǎo)致傳輸符元與下一個(gè)傳輸符元發(fā)生重迭現(xiàn)象，以導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤，此現(xiàn)象稱為ISI。借著在每一個(gè)正交分頻多任務(wù)符元間加入一段空的保護(hù)區(qū)間（guard interval with zero padding），正交分頻多任務(wù)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(shù)是由直接序列展頻的原理而來(lái)的，每一個(gè)用戶的訊號(hào)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(shè)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(hào)，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(hào)可表示為：

從頻譜上來(lái)看，傳送端被傳送的訊號(hào)與展頻碼相乘所得到的頻譜等于兩個(gè)訊號(hào)個(gè)別的頻譜做回旋積（convolution integral）。由于展頻碼屬于寬帶訊號(hào)，因此當(dāng)一個(gè)訊號(hào)所乘上的展頻碼長(zhǎng)度越長(zhǎng)時(shí)，其傳送端被調(diào)變的訊號(hào)頻譜也就越寬。但當(dāng)調(diào)變后的訊號(hào)頻寬會(huì)大于信道的同調(diào)帶寬時(shí)，訊號(hào)就會(huì)經(jīng)過(guò)頻率選擇性衰弱通道，則所傳送的訊號(hào)將受到多重路徑衰弱效應(yīng)的影響。

4 ?結(jié)語(yǔ)

分碼多重接取系統(tǒng)由于展頻的關(guān)系導(dǎo)致傳送訊號(hào)的帶寬加大，因此在傳送過(guò)程中會(huì)遭遇到多路徑衰弱效應(yīng)的影響而產(chǎn)生ISI的問(wèn)題。為了克服此現(xiàn)象，我們希望傳送訊號(hào)經(jīng)過(guò)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(hào)其帶寬就必須要小于通道的同調(diào)帶寬，而使用多載波的正交分頻多任務(wù)技術(shù)可以達(dá)到此一條件。因此，結(jié)合分碼多重接取與正交分頻多任務(wù)的技術(shù)，我們可以將同樣的訊號(hào)乘上各使用者不同的展頻碼后，再經(jīng)過(guò)多個(gè)正交載波的調(diào)變，使得訊號(hào)可在多個(gè)獨(dú)立通道上傳輸。接著，我們可以利用選擇適當(dāng)?shù)妮d波數(shù)目讓訊號(hào)在各載波的帶寬小于各載波通道的同調(diào)帶寬，如此一來(lái)可使訊號(hào)由原來(lái)單一載波的頻率選擇性衰弱通道傳輸變成多載波的多個(gè)頻率非選擇性衰弱通道傳輸，這樣傳輸?shù)挠嵦?hào)就不會(huì)因?yàn)槎嘀芈窂剿ト醯挠绊懚a(chǎn)生ISI的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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