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标题: 4G无线——OFDMA概述 [打印本页]

作者: m1_ljp 时间: 2012-9-26 15:22 标题: 4G无线——OFDMA概述

OFDM将一个数据块（在时间域，也就是一个OFDM符号）全部分配给一个用户，而OFDMA则将不同的子载波组（在频率域）分配给不同的用户。这样，多个用户可以同时使用空间信道。由于OFDM在某个时点，是将K个子载波都分配给一个用户，如果多个用户打算共享OFDM系统，他们必须在时间域排队等候，类似一种时分复用的机制。 OFDMA不是这样，它不是在时间域顺次将OFDM符号分配给不同的用户，而是直接在频域将不同的子载波分配给不同的用户。在OFDMA示意图中，高速基带数据符号流的速率仍然是Rs sps，即每个数据符号持续1/Rs秒。这个高速数据流分成J组数据符号，每组数据符号携带L个数据符号。每个数据符号组被分配给不同的用户，因此一共有J*L个数据符号。
串并转换器将高速流转换成J*L个独立的低速子流，每个子流的速率是Rs/JL sps。因此在任何一个时点，串并转换器的输出端都并发存在J*L个数据符号。这J*L个数据符号被映射到相应的子载波（子载波被分配给不同的用户）。在频率域，J*L个数据符号被分为J组，分给J个用户。
J*L（=K）个映射过的数据符号并行通过IDFT变换器，产生K个转换后的数据符号，随后通过并串转换器。这K个转换后的数据符号组成的串行数据块构成一个OFDM符号。连续的OFDM符号以Rs/K的速率出现在并串转换器的输出端，每个OFDM符号的持续时间是K/Rs 秒。
“OFDMA频域分析”显示了高速流、低速子流和最后发送的信号。从频域看，最后发送的信号分为7组数据符号，或者分为7个OFDM符号。子载频之间存在重叠，但是是正交的。每个用户的数据信息通过连续的L个子载波承载发送。本土显示的是“连续子载波承载”模式，当然，用户数据信息也可以通过随机的方式分配到子载波上，这种方法叫“分布式子载波承载”。
除了拥有OFDM频谱效率高、调制方式简单的优点外，OFDMA另外有两个优点：
1，频率分集增益。这存在于“分布式子载波承载”模式；
2，多用户增益（multiuser diversity）。这存在于“连续子载波承载”模式。由于不同的用户在不同的位置体验到的信道相应是不同的，对于信道条件好的用户，系统可以提高分配给该用户的子载波的性能指标，如提高吞吐率，从而改善系统的整体效率。
以上是理想情况下的OFDM和OFDMA。在实际的无线环境中，时间域的数据块间干扰（IBI， interblock interference）和频率域的载频间干扰（ICI， intercarrier interference）会对系统的性能产生不利影响。
1，时间域IBI：将高速流拆分成一系列低速子流后，每个子流的持续时间达到了TsK， TsK远大于信道时延扩展（τ），很好地克服了ISI（符号间干扰）。然而，尽管这项技术大大消除了一个OFDM符号内相邻两个数据符号之间的ISI，它不能消除相邻OFDM符号之间干扰。为了避免相邻两个OFDM符号之间的干扰，必须在OFDM符号的最后引入“隔离时间”，以免这个符号的多径延迟分量对下一个OFDM符号产生干扰。这个“隔离时间”又叫做“cyclic prefix”。只要cyclic prefix大于时延扩展（τ），相邻OFDM符号之间就没有干扰，就不存在IBI。
2，频率域ICI：对于同一个子载波，信号发射器与信号接收器不一定能做到完全的频率同步，这种频率偏差会造成正交子载波之间失去正交性，产生ICI。

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