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浅析OFDM技术在应急通信系统中的应用
dzsc.com文章出处：发布时间：2010/12/27|177次阅读|0次推荐|HYPERLINK"http://www.dzsc.com/data/html/2010-12-27/88044.html"\l"guest#guest"0条留言
摘要:当前,自然灾害、公共卫生事件以及公共安全事件在世界范围内频频发生,应急HYPERLINK"http://www.dzsc.com/product/searchfile/19032.html"\t"_blank"通信系统在面对这些突发事件时扮演着越来越重要的角色。本文首先分析了下一代移动通信核心技术OFDM技术的原理及其特点,并以McWiLL系统为例,简要分析了OFDM技术在McWiLL应急通信系统的应用。最后得出结论OFDM技术在未来的应急通信系统中将得到广泛应用。
1概述
近年来,无论是自然灾害的救援工作、公共卫生事件的防疫工作还是安全事件的秩序维护工作都对公共事件的相关部门处理紧急响应事件提出了越来越高的要求。相应部门无论是在预警方案和组织管理协调的软件方面,还是相应通信设备和管理指挥系统的硬件配备方面,都面临着全新的考验。因此,建设一套高效适用的应急通信系统,为公众提供更及时的救助服务,已成为当前一个重要而迫切的课题。作为第四代移动通信技术的核心技术HYPERLINK"http://wiki.dzsc.com/info/2469.html"\t"_blank"OFDM技术,其多载波的传输距离和图像信号的流畅性均要优越于单载波技术,适用于强调无线语音和无线视频的实时性通信应急通信系统。
2OFDM技术及特点
OFDM技术即正交频分复用技术,它的提出已有40年的历史,与已经普遍应用的FDM技术十分相似,OFDM技术把高速的数据流通过串/并变换分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输,其第一个实际应用是军用的无线高频通信链路。
与传统技术相比,OFDM技术具有以下一些优点:
1)通过对高速率数据流进行串/并转换,使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加,从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所带来的符号间的干扰,进而减少了HYPERLINK"http://www.dzsc.com/product/searchfile/6243.html"\t"_blank"接收机内均HYPERLINK"http://www.dzsc.com/product/file187.html"\t"_blank"衡器的复杂度,有时甚至可以不采用HYPERLINK"http://www.dzsc.com/product/searchfile/3771.html"\t"_blank"均衡器,而仅仅通过插入循环前缀的方法消除符号间干扰的不利影响。
2)OFDM中由于各个子载波间存在正交性,允许子信道的频谱相互重叠,因此,OFDM系统可以最大限度地利用频谱资源。OFDM技术与传统的FDM技术带宽利用率比较如图1所示。从图1中可以看出,传统的FDM技术需要在两个信道之间存在较大的频率间隔来防止干扰,这就降低了全部的频谱利用率,而应用OFDM技术的子载波正交复用技术大大减少了保护带宽,提高了频谱利用率。

图1FDM与OFDM带宽利用率的比较。
3)各个子信道的正交调制和解调可以分别通过采用离散傅里叶反变换和离散傅里叶变换来实现,而且当子载波数很多时,还可以通过采用快速傅里叶反变换和快速傅里叶变换来实现。
4)OFDM系统物理层支持非对称的高速率数据传输,通过使用不同数据的子信道可以实现上下行链路中不同的传输速率。
5)OFDM技术易于和多种接入方式相结合使用。
但是OFDM系统由于存在多个正交的子载波,而且输出信号是多个子信道信号的叠加,因此与传统技术相比,也存在一些缺点:
1)易受频率偏差的影响。由于子信道的频谱相互覆盖,这就对它们之间的正交性提出了严格的要求。无线信道的时变性在传输过程中造成的无线信号频谱偏移,或HYPERLINK"http://www.dzsc.com/product/searchfile/6244.html"\t"_blank"发射机与接收机本地HYPERLINK"http://www.dzsc.com/product/searchfile/1050.html"\t"_blank"振荡器之间存在的频率偏差,都会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏,导致子载波之间干扰。
2)存在较高的峰值平均功率比。多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加,因此如果多个信号的相位一致,所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率,导致较大的峰值平均功率比。这就对发射机内HYPERLINK"http://w