OFDM優缺點

OFDM技術的主要優缺點


OFDM除了能夠有效抑制和消除由於信道的時延擴展引起的頻率選擇性衰落、具有較高的頻譜利用率和容易實現調製解調外,還存在以下主要優點

1.無線數據業務一般都存在非對稱性,即下行鏈路傳輸的數據量要遠遠大於上行鏈路的數據傳輸量。無論從用戶數據業務要求,還是從無線通信系統自身的要求考慮,都希望物理層支持非對稱高速數據傳輸,而OFDM系統可以很容易地通過設置不同的子載波數目分別用於上行和下行鏈路中實現不同的傳輸速率。

2.由於無線信道存在頻率選擇性,不可能所有工作的子載波都同時處於較深的衰落情況中;所以,一方面可通過動態比特分配以及動態子信道分配的方法,充分利用信噪比較高的子信道,從而提高系統的性能;另一方面可以通過信道編碼的方式,利用寬帶信道的頻率分集,用信噪比較高子信道傳輸的數據恢復低信噪比子信道傳輸的數據

3.OFDM系統可以方便地與其他多址接入方法相結合使用,構成OFDMA系統,使得多個用戶可以同時利用OFDM技術進行信息傳輸。


但是,OFDM系統中時域信號是多個子信道信號的疊加;OFDM系統與單載波系統相比,存在如下需要研究和解決的問題:
1.高精度的CSI估計問題;
要進行高速率的數據傳輸,同時要保持較高的頻譜利用率;OFDM系統需要使用密度更高的星座點進行符號映射;接收端採用相干檢測技術,接收端在解調時需要知道Csl。在無線通信中,由於移動臺的運動和接收端所處的環境不可預知,CSI是未知的並隨時間變化,接收端需要通過信道估計獲得對傳輸信道高精度的CSI估計。在使用高密度星座點的OFDM系統中,CSI的估計精度對系統的性能有較大地影響,在儘量保持信道估計算法複雜度的前提下,如何減小CSI估計的均方誤差(MeanSquareError,MSE:)是一個值得研究的問題。

另一方面,爲了接收端能夠進行信道估計,經典無線OFDM系統均使用在頻域插入導頻的方式,但導頻需要OFDM系統工作子載波的一部分進行傳輸,因此要消耗一定頻譜資源;如何減少或消除頻域的導頻以進一步提高OFDM系統頻譜利用率並要保證接收端能夠獲得Csl的高精度估計值也是一個值得研究的問題。
2.易受頻率偏差的影響;
由於OFDM系統工作子載波的頻譜相互交疊,這就對子載波之間的正交性提出了嚴格的要求。然而由於無線信道存在時變性,傳輸過程中會出現信號頻率的偏移,例如多普勒頻移;或者由於發射端振盪器與接收端振盪器之間存在頻率偏差,都會使得OFDM系統子載波之間的正交性遭到破壞,從而導致子信道間的相互干擾(Inter-Carrier Interference,ICI),使系統性能惡化。
3.存在較高的峯值平均功率比;
與單載波系統相比,OFDM系統的輸出容易導致出現較大的峯值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。高PAPR對發射機功率放大器的線性度提出了很高的要求。如果功率放大器的動態範圍不能夠滿足信號的變化,則信號通過放大器後波形會發生畸變,使疊加的信號頻譜發生變化,從而導致各個子載波之間的正交性遭到破壞,產生ICI和帶外輻射。

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