多载波传输技术研究

来源:用户上传      作者:楚宁

　　摘  要：正交分频多任务藉由平行传输的方式将串列资料依序转成并列资料传输，并结合分频多任务（Frequency Division Multiplexing，FDM）将传输带宽分成数个不重迭的子载波信道，以避免子信道间互相的干扰。为了提高频谱使用效率，在1960年代提出子载波间的正交特性，使得传输的子通道可以互相重迭而不受彼此干扰，因此使用越多子载波通道，可以提升更多频谱效率。此技术适合在频率选择性衰落通道环境下使用，可以减少信道延迟对讯号的破坏，而其先决条件是接收端要有一个良好的通道估测系统才能提升系统的效能。
　　关键词：多载波  通信  传输  系统  研究
　　中图分类号：TN928   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）03（b）-0013-02
　　1  正交分频多任务系统
　　2  分频多任务传输
　　2.1 正交性
　　FDM为了避免载波间干扰（ICI），在每个子载波之间会保留一个保护频带，因此，当子载波数目增加时会造成频谱的使用效率降低。为了提高FDM的频谱效率。所以结合信号正交的特性，使得每个子载波在互相重迭时不会造成子载波之间的干扰。在傅里叶积分区间内，每个子载波的讯号必须要有整数倍的周期讯号。在傅里叶积分区间内，相邻两个子载波的讯号的周期数必须相差1。如果正交分频多任务讯号达到了上述的正交特性，则子载波间将不会互相干扰，能够正确地解出原始讯号。
　　2.2 保护区间
　　无线电波在传输过程中，经由地表、建筑物、气候等环境因素的影响，使传送讯号经过绕射、折射、反射等现象，在不同时间抵达接收端，可能因为延迟的因素而导致传输符元与下一个传输符元发生重迭现象，以导致信号错误，此现象称为ISI。借着在每一个正交分频多任务符元间加入一段空的保护区间（guard interval with zero padding），正交分频多任务传输几乎可以完全避免ISI。
　　3  分码多重接取系统
　　分码多重接取技术是由直接序列展频的原理而来的，每一个用户的讯号均先乘上不同的展频码，这就是所谓的分码多重接取方式。假设我们先不考虑噪声与干扰，b（t）表示二位相位键移（Binary Phase Shift Keying，BPSK）讯号，c（t）表示使用者的展频码，而不同使用者各使用不同的展频码，展频码的振幅为+1或-1，则被传送的讯号可表示为：
　　从频谱上来看，传送端被传送的讯号与展频码相乘所得到的频谱等于两个讯号个别的频谱做回旋积（convolution integral）。由于展频码属于宽带讯号，因此当一个讯号所乘上的展频码长度越长时，其传送端被调变的讯号频谱也就越宽。但当调变后的讯号频宽会大于信道的同调带宽时，讯号就会经过频率选择性衰弱通道，则所传送的讯号将受到多重路径衰弱效应的影响。
　　4  结语
　　分码多重接取系统由于展频的关系导致传送讯号的带宽加大，因此在传送过程中会遭遇到多路径衰弱效应的影响而产生ISI的问题。为了克服此现象，我们希望传送讯号经过的信道为频率非选择性衰弱通道而不是频率选择性衰弱通道，则传送的讯号其带宽就必须要小于通道的同调带宽，而使用多载波的正交分频多任务技术可以达到此一条件。因此，结合分码多重接取与正交分频多任务的技术，我们可以将同样的讯号乘上各使用者不同的展频码后，再经过多个正交载波的调变，使得讯号可在多个独立通道上传输。接着，我们可以利用选择适当的载波数目让讯号在各载波的带宽小于各载波通道的同调带宽，如此一来可使讯号由原来单一载波的频率选择性衰弱通道传输变成多载波的多个频率非选择性衰弱通道传输，这样传输的讯号就不会因为多重路径衰弱的影响而产生ISI的问题。
　　参考文献
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　　[3] 丁铎，王映民.多载波通信系统中脉冲噪声抑制技术研究[J].舰船科学技术，2006（1）：59-61.
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