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正交频分复用时分多址(OFDM-TDMA)
作者: 来源:中国机电工程网    发布于:2021-06-15 19:31:14    文字:【】【】【
通信技术的研究目标是实现各种业务信号高效率、高速率的可靠通信。OFDM( Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)技术因将整个信道带宽划分成若干个子信道,每一子信道用子载波调制时,允许相邻子载波之间有很大程度的重叠,频谱利用率高; OFDM 技术通过串并转换过程将高速传输的数据变为较低速率的传输,从而使传输信道具有平衰落特性,可有效地克服信道频率选择性的影响,减少ISI对系统性能的影响;OFDM 实现调制与解调不同于传统的调制方式,而是通过FFT 的正、逆变换实现的,系统实现的复杂度不高。
在无线通信系统中,多址方式允许多个移动用户同时共享有限的频谱资源。频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)是无线通信系统中共享有效带宽的三种主要接入技术。OFDM 和多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的无线频谱,从而获得较高的系统容量。在这些多址技术中,CDMA 以其诸多的优点,并可提供比FDMA和TDMA 更高的系统容量,成为第三代移动通信系统标准中采用的多址接入方式,因此CDMA 和OFDM 结合的方案成为当前研究的热点问题之一。多载波CDMA 不仅可以满足多用户共享频率资源,而且同时可以减少码间干扰,提高系统性能。
基本原理:OFDM - TDMA 多址接入方案在一段时间内将全部带宽资源分配给一个用户,即在一个TDMA 帧的几个时隙内,所有子载波为某个用户独占。这是一种以时间来区分用户的多址接入方式。
在TDMA 帧结构中,一个TDMA 无线帧由若干个子帧构成,而一个子帧又由若干个时隙组成,OFDM 符号在时隙中传输。在OFDM - TDMA 传输系统中,采用TDD 模式,可以根据业务的需要灵活的调整上行和下行链路间的转换点,这样使双向业务成为了可能。对于非对称的无线多媒体通信,这是一种实现具有灵活资源管理的高速数据传输的方案之一。当用户的上行链路数据大于下行链路数据时,可以调整子帧中的转换点,使用户可以使用的时隙数增多,分配给该用户的OFDM 符号数相应增加,满足用户高数据速率的需要;当用户的上行链路数据较少,请求低的数据速率时,调整子帧中的转换点,减少用户使用的时隙数,分配给该用户的OFDM符号数相应减少。正是由于这种分配给用户的OFDM 符号数可变,使OFDM - TDMA 方案可支持具有不同数据速率的多种业务。
不同多址接入算法的复杂度高度依赖于每个系统采用的自适应方式。对于OFDM - TDMA 系统而言,由于低信躁比的子载波被滤除或是使用了自适应调制/编码技术,这样就需要传送额外的信息,这样虽然可以改善性能,但是也增加了信令开销。
现状及其发展方向:OFDM 技术与多种多址技术的结合,特别是与TDMA 技术的结合,能够避免窄带衰落,提高频谱利用率和抗多径衰落的能力。在高码率的情况下,OFDM - TDMA 系统比单纯的OFDM 系统性能要好。然而,接收端的均衡和解扩导致了噪声放大,此时可以采用更复杂的检测方法,如迭代解扩和译码,OFDM - TDMA 系统的性能可以得到更好的改善。
OFDM - TDMA 系统的主要缺点是它要求相干检测,所以信道估计和均衡是不可少的。鉴于此,多载波TDMA 系统的多用户检测问题和多载波TDMA 系统的信道估计和均衡问题将是未来研究的重点。
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