如果载波频率的偏移是子载波间隔的n(n为整数)倍,虽然子载波之间仍能保持正交,但频率采样值已经偏移了n个子载波的位置,造成映射在OFDM频谱内的数据符号的误码率高达0.5。会使子信道之间产生干扰。如果载波频率的偏移不是子载波的整数倍,则会破坏子载波之间的正交性,导致信道间干扰(ICI),使得系统误码率性能恶化。
相位噪声有两个基本的影响,其一是对所有的子载波引入了一个随机相位变量,跟踪技术和差分检测可以用来降低共同相位误差的影响,其次也会引人一定量的信道间干扰(ICI),因为相位误差导致子载波的间隔不再是精确的1/T了。
由于发送端和接受端之间的采样时钟有偏差,每个信号样本都一定程度地偏离它正确的采样时间,此偏差随样本数量的增加而线性增大,尽管时间偏差会影响子载波之间的正交性,但是通常情况下可以忽略不计。当采样错误可以被校正时,就可以用内插滤波器来控制准确的时间进行采样。
由于同步是OFDM技术中的一个难点,因此,OFDM同步算法非常关键,当前提出的采用插入导频符号的方法,会导致带宽和功率资源的浪费,降低系统的有效性。而最大似然(ML)方法利用OFDM信号的循环前缀,可以有效地对OFDM信号进行频偏和时偏的联合估计,克服导频符号浪费资源的缺点。
5 OFDM的优缺点
5.1 主要优点
(1) OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。
(2) 可以有效地对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时,只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响,其他的子载波未受损害,因此系统总的误码率性能要好得多。
(3) 通过各个子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力。OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集,如果衰落不是特别严重,就没有必要再加时域均衡器。通过将各个信道联合编码,则可以使系统性能得到提高。
(4) OFDM技术抗窄带干扰性很强,因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。
(5) 可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法;
(6) OFDM系统由于各个子载载波之间存在正交性,允许子信道的频谱相互重叠,因此OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源。
5.2主要缺点
(1)OFDM对频偏和相位噪声比较敏感,容易带来衰耗;
(2)OFDM的峰值平均功率比较大,会导致射频放大器的功率效率比较低;
(3)OFDM自适应跳频技术会相应增加发射机和接收机的复杂度,当终端移动速度每小时高于30 km时,自适应跳频就不是很适合了。
6 结束语
本文阐述了OFDM的基本原理和一些能够增强系统性能的新技术。OFDM系统适用于多业务、高灵活性的通信系统,频谱利用率高,系统稳定性好。OFDM技术被普遍认为是下一代通信系统必不可少的技术。我们应该关注和跟踪OFDM技术的最新发展,适时为我所用。
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