通信职称论文范文多载波通信ADSL应用

发布时间：2022-10-05 21:43 热度：

　　【摘要】得益于时域信号处理技术，多载波系统具有频谱效率高、灵活性强以及复杂度低等特点。因此，多载波技术被广泛应用于下一代无线通信息系统中。文章首先介绍了 OFDM 基本原理，然后对实际的 ADSL 系统进行基本理论分析。

　　关键词：正交频分复用(OFDM);离散多音调制(DMT);

　　1.引言

　　OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。数字信号处理的发展使多载波调制的大规模应用成为可能。目前，MCM技术[1]已经被 广泛应用于诸如xDSL、DVB和DAB等系统。同时，三代以后(3G beyond)的移动通信系统 则以MCM(OFDM)技术最受瞩目。DMT被认为是频域中最佳多载波调制的实现方法，它 是目前ADSL系统中广泛采用的调制技术。

　　2.OFDM原理

　　2.1 基本模型

　　一个 OFDM 符号包括多个经过调制的子载波的合成信号，其中每个子载波都可以受到 相移键控调制(PSK)或者正交幅度调制(QAM)[2]。

　　本篇论文发表在《》 杂志创刊于1987年，月刊，每月15日出版。主要刊登高等院校、科研院所、电子行业企事业单位等科研机构在电子技术应用、通信工程、计算机科学技术与应用、网络安全及信息、光电子材料等领域最新的学术、技术论文、工程技术应用研究、教学实践总结、行业综述等稿件。该刊秉承严谨办刊的态度以保证期刊的严肃性、学术性。

　　如果 N 表示子信道的个数，T 表示 OFDM 符号的宽度， di i  0,1 N  1 是分配给每个子信道的数据符号， fc 是第 0 个子载波的载波频率， 开始的 OFDM 符号可以表示为

　　其中实部和虚部分别对应 OFDM 符号的同步和正交分量。

　　2.2 保护间隔和循环前缀

　　将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

　　应用 OFDM 的最主要原因是它可以有效的对抗多经[3]时延扩展。通过把输入的数据串 并变换到 N 个并行的子信道中，使得每个用于调制子载波的数据符号周期可以扩大为原始 数据符号的 N 倍，因此时延扩展与符号周期的比值也同样降低 N 倍。为了最大限度地消除 符号间干扰，还可以在每个 OFDM 符号间插入保护间隔，而且该保护间隔长度一般要大于 无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号产生干扰。在这段 保护时间间隔内，可以不插入任何信号，即是一段空闲的传输时段。然而在这种情况中，由 于多径传播的影响，会产生信道间干扰(ICI)。由于每个 OFDM 符号中都包括所有的非零 子载波信号，而且也同时会出现 OFDM 符号的时延信号。由于在 FFT 运算时间长度内，第 一子载波与带有时延的第二子载波之间的周期个数之差不再是整数，所以当接收机试图对第 一子载波进行解调时，第二子载波会对此造成干扰。同样，当接收机对第二子载波进行解调 时，也会存在来自第一子载波的干扰。

　　为了消除由于多径造成的 ICI，OFDM 符号需要在其保护间隔内填入循环前缀信号，这样就可以保证在 FFT 周期内，OFDM 符号的延时副本内所包含的波形的周期个数也是整数。

　　这样，时延小于保护间隔的时延信号就不会在解调过程中产生 ICI。3.实际ADSL系统采用频分复用的 ADSL 系统在局端和用户端的结构如图 2 图 3 所示，系统采用如图 4 所示的频谱划分方案。由于高速下行信道和中速上行信道的频谱完全分开，我们可采用滤波器来分离不同频带内的信息，不需要采用计算复杂度很高的回波抵消技术，因此可使系统的实现复杂度大大降低。为了便于实际系统中各种滤波器的实现，我们在频谱分割方案中保留了两条过渡带，即 4-25.875kHz 和 103.5-198.375kHz[4]。对高速下行系统和中速上行系统均 采用 DMT 调制[5]技术来实现。

　　OFDM的英文全称为Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，中文含义为正交频分复用。 这种技术是HPA联盟(HomePlug Powerline Alliance)工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

　　上行系统的抽样速率为 276kHz，令每个子信道的带宽为 4.3125kHz，下行系统的子信道范 围为 46-256，上行系统的子信道范围为 6-24。在图中，CP 表示循环前缀，D/A 和 A/D 分别 表示数/模和模/数变换。

　　4.结语

　　ADSL 是多载波调制技术的一项典型应用，本文考虑了采用频分复用方式实现的 ADSL系统，该方式具有实现复杂度低的优点。多载波调制技术在带限信道中的优越性能已得到理论上的证明，用快速傅立叶变换作为其实现手段又大大减少了其计算量，将其应用到 ADSL 系统中可获得不少益处，现有硬件集成度与速度均可满足要求。

　　其实，OFDM并不是如今发展起来的新技术，OFDM技术的应用已有近40年的历史，主要用于军用的无线高频通信系统。但是，一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到上世纪70年代，人们采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化。80年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。进入90年代以来，OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统，主要的应用包括：非对称的数字用户环路(ADSL)、ETSI标准的数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等。

　　参考文献

　　[1] 佟学俭,罗涛.《OFDM 移动通信技术原理与应用》人民邮电出版社 2003.6

　　[2] 吴滨.DMT 技术在 ADSL 系统中的应用及实现 通信论坛 2001.12

　　[3] 朱正平,刘益成.ADSL 核心技术 DMT 的实现 江汉石油学院学报 2002.9

　　[4] 毛婕. ADSL 中的 DMT 技术浅析 电力系统通信 2001.6

　　[5] 唐刚.ADSL 中离散多音调制_DMT_技术分析 通信技术