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高速移动通信环境下OFDM与SC-FDE的系统性能研究
来源:微型机与应用2013年第3期
马振国,任 进,耿 捷,巴德凯
(北方工业大学 信息工程学院,北京100144)
摘要:构建了正交频分复用系统(OFDM)和单载波频域均衡系统(SC-FDE),且OFDM与SC-FDE都运用训练字控制系统。在OFDM系统中,应用802.11p无线局域网物理层标准并考虑同样标准参数到SC-FDE里,使用1/2卷积码和4QAM、16QAM调制。仿真结果表明,在4QAM情况下,OFDM性能略好于SC-FDE;而在16QAM情况下,OFDM性能大好于SC-FDE。此外,OFDM和SC-FDE在移动速度增大的同时,两者错误等级都随之增高。
Abstract:
Key words :

摘 要:构建了正交频分复用系统(OFDM)和单载波频域均衡系统(SC-FDE),且OFDM与SC-FDE都运用训练字控制系统。在OFDM系统中,应用802.11p无线局域网物理层标准并考虑同样标准参数到SC-FDE里,使用1/2卷积码和4QAM、16QAM调制。仿真结果表明,在4QAM情况下,OFDM性能略好于SC-FDE;而在16QAM情况下,OFDM性能大好于SC-FDE。此外,OFDM和SC-FDE在移动速度增大的同时,两者错误等级都随之增高。
关键词:单载波;OFDM;SC-FDE;802.11p
在对抗多径衰落信道方面,基本的传输技术可以分为多载波和单载波两大类。在多载波传输技术中,最具代表性的是OFDM技术,它通过IFFT变换将数据符号调制到一组正交的子载波上。在单载波传输技术中,需要在接收端采用均衡器来消除码间干扰的影响,均衡可以在时域进行,也可以在频域进行,相应的系统分别称为单载波时域均衡系统SC-TDE(Single Carrier Time Domain Equalization)和单载波频域均衡系统SC-FDE(Single Carrier Frequency Domain Equalization)。目前的移动通信系统采用时域均衡来克服码间干扰(ISI),但是时域均衡的复杂度随着传输速率的提高而快速递增,所以普遍认为时域均衡单载波调制技术不能满足下一代移动通信的需要[1],OFDM将取而代之。OFDM技术由于采用了特殊的信号处理方式,对抗多径衰落的能力无与伦比,而大规模集成电路技术又保证了其硬件的可实现性,其复杂度基本上随着传输传输速率的提高而线性增长。但是OFDM也有相位噪声和频偏特别敏感以及峰平比PAPR大的缺点[2-3]。单载波频域均衡系统综合了OFDM系统和单载波时域均衡系统的优点,在复杂度和性能方面采取了折衷设计。因此,近年来针对单载波频域均衡的研究越来越多。本文构建了正交频分复用系统(OFDM)[4]和单载波频域均衡系统(SC-FDE)[5],在高速移动环境下应用802.11p无线局域网物理层标准比较两者的性能。

多普勒效应是无线通信系统中普遍存在但又难解决的问题,尤其是对应于高速移动环境下的OFDM和SC-FDE系统来说。本文通过仿真实现了在训练序列控制下的OFDM和SC-FDE。应用802.11p物理层标准,比较OFDM与SC-FDE,随着移动速度增大性能下降,在4QAM时,OFDM略优于SC-FDE,在16QAM时,OFDM误码率大好于SC-FDE。
参考文献
[1] GODARA L C. Application of antenna arrays to mobile communications Part II: Beam-forming and direction-of-arrival Considerations[J]. Proceedings of the IEEE, 1997,85(8):1195-1245.
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[3] MONSEN P. MMSE equalization of interference on fading diversity channel[J]. IEEE Transactions on Communication, 1984,32(1):5-12.
[4] BOLCSKEI H, GESBERT D, PAULRAJ A J. On the capacity of OFDM-based spatial multiplexing systems[J]. IEEE Transactions on Communications, 2002,50(2):225-234.
[5] FALCONER D, ARIYAVISITAKUL S L, BENYAMIN-SEEYAR A, et al. Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems[J]. IEEE Transactions on Communication, 2002,40(4):58-66.
[6] BELFIORE C A, PARK J H. Decision feedback equalization[J]. Proceedings of the IEEE, 1979,67(8):1143-1156.

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