1引言隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,寬帶無線數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點,尤其對于專業(yè)部門的移動應(yīng)急多媒體通信,例如:軍隊、GA、WJ等。很多的國際組織都對寬帶無線傳輸系統(tǒng)制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),其中最具有代表性的就是IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)體系。而由于寬帶無線接入系統(tǒng)的工作環(huán)境一般都存在嚴(yán)重的多徑衰落,所以尋找一種有效抵抗多徑衰落影響的傳輸技術(shù)成為這類系統(tǒng)物理層研究的核心問題。在IEEE802.16a[1]協(xié)議中對物理層關(guān)鍵技
1 引言
隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,寬帶無線
數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點,尤其對于專業(yè)部門的移動應(yīng)急多媒體通信,例如: 軍隊、GA、WJ等。很多的國際組織都對寬帶無線傳輸系統(tǒng)制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),其中最具有代表性的就是IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)體系。而由于寬帶無線接入系統(tǒng)的工作環(huán)境一般都存在嚴(yán)重的多徑衰落,所以尋找一種有效抵抗多徑衰落影響的傳輸技術(shù)成為這類系統(tǒng)物理層研究的核心問題。在IEEE802. 16a[1]協(xié)議中對物理層關(guān)鍵技術(shù)建議了兩種方案可供選擇,即OFDM(正交頻分復(fù)用)和SC-
FDE(單載波頻域均衡)。雖然IEEE802. 16a提出了SC-FDE的傳輸方式,但是并沒有給出具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法。以實際無線多媒體傳輸系統(tǒng)的具體要求為出發(fā)點,本文將詳細討論基于SC-FDE和分集技術(shù)的無線多媒體傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其性能。
2 系統(tǒng)目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)分析
就本系統(tǒng)而言,其目標(biāo)主要是在4MHz信道帶寬內(nèi)實現(xiàn)雙向4.5Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,即上下行總速率約為4.5Mbps。在這樣一 個大的前提下,需要考慮的主要是對抗多徑時延擴展技術(shù)以及雙工方式的選取。
寬帶無線通信系統(tǒng)需要應(yīng)對的一個主要問題就是電磁波的傳播所引入的多徑時延擴展問題。在實際系統(tǒng)中所采用的對抗多徑的技術(shù)主要有OFDM、SC-FDE以及傳統(tǒng)的SC-
TDE(單載波時域均衡)技術(shù)。
傳統(tǒng)的SC-TDE首先被用于頻帶較窄的語音業(yè)務(wù)的調(diào)制解調(diào)器中。其主要缺點就是處理的復(fù)雜度較高,這點在寬帶系統(tǒng)中更為明顯,因此在目前的寬帶系統(tǒng)中大都不選用此技術(shù)。
OFDM技術(shù)將整個頻帶分成眾多的頻帶很窄的子載波,并將調(diào)制后的符號通過這些子載波并行傳輸。在發(fā)端,利用反傅立葉變換(I
FFT)將一個傳輸塊調(diào)制到各個子載波上。在收端,通過對傳輸塊進行快速傅立葉變換(FFT)就可以提取各個子載波上的信息。此外,在發(fā)端,需要在每個傳輸塊前插入一個循環(huán)前綴(
CP),加入CP是為了避免前一傳輸塊和本傳輸塊之間干擾的,在收端,去CP后,所得到的傳輸塊是發(fā)送信號與信道沖擊響應(yīng)循環(huán)卷積的結(jié)果,因此可以利用FFT進行處理。OFDM系統(tǒng)中,對于每個符號的處理所需的乘法數(shù)目階次大致為 [2]。在大時延擴展(與符號速率相比)的環(huán)境下,與傳統(tǒng)的SC-TDE系統(tǒng)相比,OFDM無疑是一種更好的性能與復(fù)雜度折衷的方案。由于傳輸?shù)腛FDM符號是大量的調(diào)制后的窄帶子載波的和,OFDM系統(tǒng)具有較大的峰平比(即便系統(tǒng)中采用低階調(diào)制,比如QPSK),而且這一現(xiàn)象隨著子載波數(shù)目的增加而加劇。由于系統(tǒng)中功放的非線性的影響,與單載波系統(tǒng)相比,OFDM系統(tǒng)中的功放往往要回退數(shù)個
dB以保證在整個信號包絡(luò)幅度范圍內(nèi)的線性。這必將對無線系統(tǒng)的覆蓋范圍產(chǎn)生重大的影響,并且對于離中心站較近的移動臺,回退更進一步降低了功放的效率。此外,OFDM系統(tǒng)對頻偏以及相位噪聲比較敏感。
SC-FDE系統(tǒng)與OFDM系統(tǒng)具有相類似的傳輸塊結(jié)構(gòu),即利用CP避免前一傳輸塊對本傳輸塊的干擾,并且使傳輸塊保證循環(huán)特性。與OFDM系統(tǒng)相比, SC-FDE系統(tǒng)具有較低的算法復(fù)雜度,主要原因是:均衡是在傳輸塊的基礎(chǔ)上完成的;通過FFT、IFFT以及對信道估計的逆變換處理,可以有效的降低算法復(fù)雜度并保證良好的性能。新近的研究結(jié)果表明,SC-FDE系統(tǒng)與OFDM系統(tǒng)相比,具有幾乎一樣的性能及較低的算法復(fù)雜度[3][4]?傮w而言,SC-FDE系統(tǒng)主要具有以下一些值得注意的特性:
&
amp;#8226; 單載波系統(tǒng)避免了OFDM系統(tǒng)所引入的峰平比問題,因而對功放的要求明顯降低。