浅析OFDM技术在应急通信系统中的应用

1、浅析ofdm技术在应急通信系统中的应用文章出处：发布时间：2010/12/27 | 177次阅读| 0次推荐| 0条留言摘要：当前，自然灾害、公共卫生事件以及公共安全书件在世界范围内频频发生，应急通信系统在而 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mcw ill系统为例，简要分析了 ofdm技术在mcw ill应急通信系统的应用。最后得 岀结论ofdm技术在未来的应急通信系统屮将得到广泛应用。1概述近年來，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

2、了越来越高的耍求。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硕件配备方面，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，为公众提供更及吋的救助服务，己成为当前-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ofdm技力：多载波的传输距离利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。2 ofdm技术及特点ofdm技术即正交频分复用技术，它的提出己有40年的历史，与己经普遍应用的fdm技术i分柑似, 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

3、，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，使得每个了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來的符号间的干扰，进而减少了接收机内均衡器的复杂度，冇时其 至可以不采用均衡迓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中由于各个了载波间存在正交性，允许了信道的频谱相互重叠，因此,ofdm系统可以故大 限度地利用频谱资源eofdm技术与传统的fdm技术带宽利用率比较如图1所示。从图1 'pw以看出，传 统的fdm技术需耍在两个信道之间存在较大的

4、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，捉高了频谱利用率。fdm多载波调制技术节省带宽资源ofdm多载波调制技术图1 fdm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來实现。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

5、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耍求。 无线信道的时变性在传输过程屮造成的无线信号频谱偏移，或发射机与接收机本地振荡器z间存在的 频率偏差，都会使ofdm系统子载波z间的正交性遭到破坏，导致子载波z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 发射机内放大器的线性度得出了很高的要求，因此可能带來信号畸变，使信号的频谱发生变化，从而导 致各

6、个子信道间的正交性遭到破坏，产生干扰，使系统的性能恶化。3 ofdm技术在应急通信系统中的应用m cw ill（多载波无线信息本地坏路）宽带无线接入系统是我国自主研发的第一代宽带无线接入系统。 m cw ill采用的是国际最先进的码扩正交频分多址、智1能天线、空间零陷、联合检测等无线通信技术。 采用mcw ill系统在应急通信中，只要一只简单的cpe或者pcmcia卡，无需进行现场安装、调试，就 能够迅速提供高速无线连接，同时由于其可移动性，便携性，能够满足应急通信的更多需要。m cw ill系统由终端设备cpe、基立占系统bts以及网元管理系统ems三个部分组成。其中，终端 设备cpe完成用

7、户端计算机与无线网络的连接。基站系统完成用户端cpe与骨干网络的连接，包括基站传输系统bts以及身寸频系统rfs两部 分。网元管理系统ems完成对无线系统中的所冇终端设备cpe、基站系统的设备筲理、系统监控、权限 管理、带宽分配等操作。系统结构如图2所示。m cw ill系统的核心技术之一 cs-ofdma将ofdma、tdma和scdma有机融合为一体。cs -ofdma采用了 ofdm调制方式，具备所有ofdm的技术优势，除了频率利用率高、信道分配灵活、容 易实现外，还有以下显着优点：图2 m cw ill系统结构图。1) 通过对调制符号的串并转换降低单载波上的符号速率可以増强多径干扰的抵

8、抗能力；2) 根据对各个信道的动态分配来选择符号的承载信道可以抗频率选择性衰落；3) cs - ofdma采用了码扩技术，将一个符号进行码扩后再以一个信道为单位进行多载波调制，这样 可以将一个符号的能量分散到整个信道中，在接收时达到频率分集的效果；4) cs0fdma采取的多址方式主要由tdma与0fdma组成，码扩的使用范围仅在每一个信道中, 而信道是给用户的最小单位，这样用户在发射接收信号时，相互之间不会干扰，避开了传统cdma接入方 式的多址干扰问题。m cw ill技术利用并行传输的ofdm技术和cdma技术的有效融合，是两个技术的折衷方案，有 效地克服了传统cdma系统而对无线宽带数拥传输时山于扩展频谱而引起的码间干扰的严重问题，其最大 优点是对抗频率选择性衰落。在单载波窄带cdma系统屮,单个衰落或者干扰能够导致整个通信链路失败, 但是在m cw ill系统屮，由于使用了多载波，因此只冇很小一部分载波会受到干扰。系统会门动在10个 子载波中选择信号效果最好的4个了载波或者2个了载波进行信号传输，实现频谱的最佳利用。4结束语应急通信系统强调的是”应急状态”下的通信,快捷的无线语音通信保证指挥命令的迅速传达，实时的视 频通信是指挥者正确判断的必备工具，二者缺一不可。而”应急状态”通常是场呆不固定，因此更加强