12.1.3 移動通信新技術

為適應移動通信寬帶化發展的趨勢，3G+,E3G,B3G及4G等移動通信系統采用了眾多的新技術，如：OFDM技術、智能天線和空時編碼技術、無線鏈路增強技術、軟件無線電技術、鏈路自適應技術、MIMO技術等。

1.正交頻分復用技術

未來的移動通信業務將從話音擴展到數據、圖像、視頻等多媒體業務，因此，對服務質量和傳輸速率的要求越來越高。這對移動通信系統的性能提出了更高的要求。因此，必須采用先進的技術有效地利用寶貴的頻率資源，以滿足高速率、大容量的業務需求；同時克服高速數據在無線信道下的多徑衰落，降低噪聲和多徑干擾，達到改善系統性能的目的。在各類無線通信系統中，ISI(符號間干擾）一直是影響通信質量的重要因素。目前的移動通信系統采用自適應均衡器來解決這一問題。但是用戶數越多均衡器的抽頭數就越多，這對硬件的處理速度提出了很高的要求，并將大大提高設備的復雜程度和成本。因此，當同樣能夠有效對抗ISI的正交頻分復用（OFDM)技術推出時，就因其頻譜利用率高、抗多徑衰落性能好、成本低而被普遍看好。

OFDM技術其實是MCM(多載波調制）的一種，它在頻域把信道分成許多正交子信道，各子信道間保持正交，頻譜相互重疊，這樣減少了子信道間干擾，提高了頻譜利用率。同時在每個子信道上信號帶寬小于信道帶寬，雖然整個信道的頻率選擇性是非平坦的，但是每個子信道是平坦的，大大減少了符號間干擾。此外，通過在OFDM中添加循環前綴可增加其抗多徑衰落的能力。由于OFDM把整個信道分成相互正交的子信道，因此抗窄帶干擾能力很強，因為這些干擾僅僅影響到一部分子信道。正是由于OFDM具有抗多徑能力強，頻譜利用率高的優點，因此受到廣泛關注，人們不但認為在寬帶無線接入領域采用OFDM是發展的趨勢，而且它將成為未來移動通信系統的關鍵技術。

圖12-3所示是OFDM的原理圖。在發送端，串行高速數據碼流經串/并變換變成W路低速并行數據碼流，通過IFFT得到時域信號，再插入循環前綴以克服多徑引起的ISI，最后經發送濾波器、D/A轉換形成OFDM信號；信號經過信道后，通過A/D、FFT變換得到頻域信號，再經過檢測、并/串變換得到原始高速數據碼流。與相同傳輸速率的單載波系統相比，OFDM的每個子信道碼元寬度是前者碼元寬度的N倍，且其寬度遠遠大于信道的時延擴展^因此，OFDM的每個子載波均具有極強的抗碼間干擾的能力。

圖12-3 OFDM原理框圖OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM有很多的優點。

　　(1)頻譜利用率很高

OFDM的頻譜效率比串行系統幾乎高一倍，這在頻譜資源有限的無線環k中尤為重要。OFDM信號的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譚利用率可以接近Nyquist極限。

(2)抗衰落能力強

OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統上的信號時間長很多倍，使OFDM對脈沖噪盧和信道快衰落的抵抗力更強。同時，通過子載波的聯合編碼，達到了子信道間的頻率分集的作用，也增強了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不特別嚴重，就沒有必要再添加時域均衡器。

(3)適合髙速數據傳輸

OFDM自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，采用效率高的調制方式。當信道條件差的時候，采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使系統可以把更多的數據集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM技術非常適合高速數據傳輸。

(4)抗碼間干擾能力強

碼間干擾是數字通信系統中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性的干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。OFDM由于采用了循環前綴，對抗碼間干擾的能力很強。

OFDM已成為下一代移動通信系統核心技術之一將OFDM技術與M1MO技術結合，可以在不增加系統帶寬的情況下提供更高的數據傳輸速率、獲得更高的頻譜效率：同時通過MIMO技術的分集特性達到很強的可靠性。

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