基于正交频分复用技术的超宽带通信系统
cofdm解决方案
cofdm解决方案
《COFDM解决方案：无线传输技术的新趋势》
在当今的无线通信领域，COFDM (正交频分复用) 技术被广泛应用于多种传输场景中。
它通过将数据流分成多个子频道并进行正交调制，以提高信号的稳定性和抗干扰能力。
COFDM 解决方案已经成为无线传输技术的新趋势，为各种行业提供了高效、可靠的通信解决方案。
在广播电视领域，COFDM 解决方案已被广泛应用于数字电视传输中。
通过使用COFDM 技术，数字电视可以实现高质量的图像和声音传输，具有更好的抗干扰能力，使得电视节目可以更加稳定地传输到家庭用户的电视机上。
在军事通信领域，COFDM 解决方案也发挥着重要作用。
在复杂的作战环境中，无线通信往往受到各种干扰和干扰的影响，而COFDM 技术可以有效地抵御这些干扰，确保军事指挥和作战信息的及时传输和安全。
此外，COFDM 解决方案还被应用于应急救援通信、航空航天通信以及工业自动化等领域。
通过使用COFDM 技术，这些行业可以建立起快速、可靠的无线通信系统，提高工作效率和安全性。
总的来说，COFDM 解决方案已经成为无线传输技术的一个重要发展方向，它通过其出色的信号稳定性和抗干扰能力，为各行业提供了高效、可靠的通信解决方案。
随着科技的不断进步
和应用场景的不断拓展，COFDM 技术将会在更多的领域发挥重要作用，并为无线通信领域带来更多的创新和进步。
多频带-正交频分复用超宽带系统的研究与仿真
一 子频带 １
ｌｌ
符号 一
…
子频带 ２ 子频带 ３
文献标识码：Ａ
１ 引 言
超宽带 （ ｌａ ｗｄｂ ｎ ，Ｕ Ｕｔ — ｉ ａｄ ＷＢ） 术起初 被称 为无载波无线 电 ，或脉冲无线 电 （ｍ ｕｓ ｒ ｉ， ｒ ｅ 技 ｉ ｐｌ ｄ ｅａ ｏ
Ｉ ０ ２年 ， Ｒ ｏ２ ０ 联邦通信 委员 会 （ ｅｅａ Ｃ ｍ ｕ ｉ ｔ ｎ ｏ ｍ ｓｉ ，Ｆ Ｃ） 超宽带赋予了最新 的定 Ｆ ｄｒｌ ｏ ｍ ｎ ａ ｏ ｍ ｉ ｏ ｃｉ Ｃ ｓｎ Ｃ 对 义 ：任何绝对带宽大于 ５０Ｍ ｚ ０ Ｈ ，或者相对带宽大于 ２ ％的无 线电信号均称为超宽带信号 。目 ，国 ０ 前
作者简介 ： 邹小龙 ，男 ，硕士研究 生 ，主要从事超宽带室 内导航定位研究 。
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时 间频率学报
总３ Ｏ卷
２ 多频 带一 交频 分 复 用 （Ｂ Ｏ Ｄ ）超 宽 带 系统 正 Ｍ－ Ｆ Ｍ
醌｛ ％ 蚕
频
多 频 带 一 交 频 分 复 用 （ — Ｆ Ｍ ）是 ＩＥ ０ ．５３ 作 组 无 线 个 域 网 （ ｉ ｌｓ ｅｓｎｌｒａ 正 ＭＢ Ｏ Ｄ Ｅ Ｅ８ ２１．ａ工 ｗｒ ｅｓ ｒｏａ ｅ ｅ ｐ ａ ｎｔｏｋ ｅｗ ｒ，简 称 为 ＷＰ Ｎ ）物 理 层 标 准 的 候 选 提 案 之 一 ，它 的 核 心 技 术 是 时 频 交 织 正 交 频 分 复 用 Ａ
含 ３个 ５８ＭＨ 带 宽 的子 频 带 ，而子 频 带 组 ５仅 包含 ２个 子 频 带 。本 文 所 阐述 的 ＭＢ Ｕ ２ ｚ — ＷＢ系 统采 用
第 １ 子频带组 ，即第 １ 、３ 、２ 子频带 ，中心频率分别为 ３４ ２ＭＨ ，３９０Ｍ ｚ ３ ｚ ６ Ｈ 以及 ４ ８ ｚ ８ ４ ＭＨ ，各 个子频带划分及传输信号格 如图 １ 所示 。
基于正交扩展的MB—OFDM系统性能分析
入 到传统 超 宽 带 系统 中 ， Ｈａａ ａｄ扩展 矩 阵 Ｊ 如 ｄｍ ｒ ，
１ 引 言 超宽带（ ＷＢ 无线通信系统以其高速率 、 Ｕ ） 高性
能、 低功 耗 、 成 本 、 多 径 、 低 抗 易数 字 化 等诸 多 优 势 ，
但 经证 实 Ｈ ｄｍａｄ扩 展 矩 阵 不 能充 分 利用 多 径 分 ａａ ｒ 量 统 中 本 ＦＭ
ｈ ｇ ｅ ｒ ｅ ｏ ａｉｎ ｓ ｒ ａ ｉ ｇ ｍａｒｘ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｕ ｐ ｅ ｓｔ ｅ ｄ ｔ ｍｅ ｔｌｅｆ ｃｓｏ ａ ｒ ｗｂ ｎ ｎ ｅｆ ｒ ｉｈ ｒｏ ｄ ｒｒ ｔ ｔ ｐ ｅ ｄ ｎ ｔ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｓ ｐ ｒ ｓ ｈ ｅｒ ｏ ｉ ｉ ｎａ ｆｅ ｔ ｆｎ ｒｏ ａ ｄ ｉ ｔｒｅ—
ｅｃ ｎｔｅｕ ｒ —ｗｄ ｂ ｎ Ｕ ｎ ｅｏ ｈ ｌａ ｉ ａ ｄ（ ＷＢ）ＭＢ—Ｏ Ｄ ｙｔｍ．Ｂ ｅ ｔｏ ｆ ｒ ｒ ｅ ｈ ｉ ｒ ｕｉ ，ｈ ｔ ｅ Ｆ Ｍ ｓｓ ｅ ｙｔ ｈ ｄｏ ｒ ｉ ｔ ｓ ｂ ｔ ｎ ｔｅ ｈ ｍｅ ｅｏｗ ｇ ｄ ｔ ｉ ｏ
ｄｖ ｒｉ ｅ ｒ ｅ ｏ ｉｈ ｒｏ ｄ ｒ ｒ ｔｔｏ ｐ ｅ ｄｉｇ ｍａｒｘ ｗｉｈ ｄ ｆｅ ｅ ｔａ ｌ ｓ ａ ｔ ｅ ｒｈ ｇ ｎ ｌｓ ｒ ａ ｉｅ ｓｔ ｄ ｇ ｅ ｆｈ ｇ ｅ ｒ ｅ ｏａ ｉｎ ｓ ｒ ａ ｎ ｔ ｔ ｉｆｒ ｎ ｎｇｅ ｎｄ ｏ ｒｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｐ ｅ — ｙ ｉ ｈ ｄ ｎ ｔｉｅ ｓａ ａｙ ｅ ．Ｔｈｅ ｅｆｃ ｓｏ ａ ｉ ｕ ｐ ｅ ｄ ｎ ｔ ｘ ｓ ｏ ｉ ｇ ｍａ ｘ ｓ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ ｒ ｆｅ ｔ ｆｖ ｒｏ ｓ ｓ ｒ ａ ｉ ｇ ｍａ ｒ ｅ ｎ ＭＢ — ＯＦＤＭ ｙ ｔｍ ｒ ｏ ａ ｅ ｉ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｈ ｏ ｇ ｉ ｌｔ ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｍｕ ａ ｉｎ．Ｎｕ ｒｃ ｌｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｈ ｇ ｒｏ ｄ ｒｒ ｔｔｏ ｐ ｅ ｄ ｎ ｔｉｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｉｈｅ ｒ ｅ ｏ ａｉｎ ｓ ｒ ａ ｉ ｇ ｍａｒｘ ｓｗｉ ｄｆ ｒ ｎ ｉ ｈ ｈ ｆ
正交频分复用技术在通信系统中的应用
正交频分复用技术在通信系统中的应用随着科技的不断发展和进步，通信技术也不断更新换代。
正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是目前较为常用的一种数字通信技术。
在国内外广泛用于电视、卫星通信、无线电信等领域。
本文将以正交频分复用技术在通信系统中的应用为主题，阐述其原理、特点以及在通信系统中的重要性。
一、正交频分复用技术的原理正交频分复用技术是利用FFT（Fast Fourier Transform）在频域上划分出多个正交信道，并可将多个数据流分别调制到不同的正交子载波频段上，从而实现多用户数据的同时传输。
具体而言，普通的频分复用将信号分成不同的频段，每个频段中只能传输一条数据流。
而正交频分复用技术则在频域上将信号分成多个正交子载波频段，不同的数据流被传输到不同的子载波中。
在接收端，使用IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）将信号从频域变换到时域，以实现多用户数据的同时接收。
二、正交频分复用技术的特点正交频分复用技术具有以下几个特点：1、高效率：正交频分复用技术可以利用频谱资源，将多个数据流同时传输，从而提高了频谱利用率。
可以说，其传输效率是目前通信技术中比较高的。
2、抗多径衰落能力强：由于其多个正交子载波频段之间没有耦合，因此在传输时不会相互干扰，同时其在复杂的多径环境下的抗衰落能力也比较强。
3、灵活性强：由于正交频分复用技术可以将多个数据流同时传输，因此可用于传输语音、视频等不同类型的数据，且其传输方式灵活，可根据具体需要进行分配。
4、控制复杂度低：正交频分复用技术的实现不复杂，计算复杂度低，相比其他通信技术更易于实现。
三、正交频分复用技术在现代通信系统中占据了非常重要的地位。
它以其高效率、抗干扰、灵活性和实现容易等优点，成为目前通信领域中主流的数字调制技术，其应用广泛，主要体现在以下几个方面：1、卫星通信领域：正交频分复用技术在卫星通信中广泛应用，能够实现多项业务的保障，提升通信效率，从而满足客户多种需求，是目前国内外常用的卫星通信技术之一。
MIMO技术在超宽带通信中的应用
平相 关技术 的发展 ， ¨ 近年来 已逐步转 向在通信应用方面 的研究『。 ＷＢ无线信道 能够为 多种类 的无线 ２ Ｕ 】 服务提供单 一的、整体 的、均匀 的、无缝 的接入 。多带超 宽带技术是最近提 出的一种将 Ｆ Ｃ所规定 的 Ｃ Ｕ ＷＢ 的带宽 （ ． Ｈ ～ ０ Ｇ ｚ ３１ ｚ １． Ｈ ）划分为多个 子带宽 ，每个子带宽的带宽宽度大于或等于 ５ ０ ｚ Ｇ ６ ０ ＭＨ ， 多带 Ｕ ＷＢ 技术具有传统 的脉冲无线 电 Ｕ ＷＢ技术所无法 具备 的优 点，因为多带 Ｕ ＷＢ技 术是将整个
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第 ２期
赵立昕等：ＭＩ ＭＯ技术在超宽带通信中的应用
８ １
各个接收天线的噪声功率均 为 ；发送 功率平均分配到每一个发送天线上 ，则容量公式 为：
Ｃｏｅ Ｈ ｊ ／ ＝２（ ＩＪ Ｈ ｌｄ ｇｔ １ｂ ｚ １”Ｐ ｉ ｔ
固定 Ｊ Ｖ，令 Ｍ 增 大 ，使 得 删 ＿ ， ，则 容量 公 式 近 似 可 以表 示 为 ：
７ ＧＨ 的带 宽划分成 多个子带 ， 以多带 Ｕ ． ｚ ５ 所 ＷＢ系统在和别 的无线 电系统 的兼容方面就非常容易实现 ，
它可 以避开 已经使用的频 带来达 到 干扰其它 系统 的 目的［ 】 另外 由低频 和高频 成份 在无线传播 中的 ３。 ’ ４ 特性可知，低频 的传播路 径比高频成份要远 （ 高频的衰落要大于低频 的衰落 ） ，所 以可 以用 多带 ＵＷＢ
之处在于它能够在 不额外增加所 占用的信 号带宽的前提下带来无线通信 的性能上几个数量级 的改善。
系统 的不 同 子 带 来承 载 不 同 的业 务 。
正交频 分复用 （ Ｆ Ｍ）技 术是一种成熟 的无线 宽带通信技 术，基于干扰抑制 Ｏ Ｄ 基础之上 的 ＯＤ ＦＭ
多带正交频分复用系统抗窄带干扰技术
多带正交频分复用系统抗窄带干扰技术
王海洋;颜彪;朱一欢;杨娜;张慧
【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》
【年(卷),期】2008(006)003
【摘要】针对超宽带通信系统存在严重窄带干扰问题,基于传统的超宽带通信系统的解决方案,研究了一种基于窄带抑制正交频分复用的新的超宽带系统.新的系统充分利用一个子带内所有子载波的频率分集性,将子载波的编码数据流扩展到相应子带的所有子载波上,增强了多带正交频分复用系统的抗干扰能力.理论分析和仿真结果均表明,这种方法能进一步提高系统的抗干扰能力.
【总页数】5页(P191-195)
【作者】王海洋;颜彪;朱一欢;杨娜;张慧
【作者单位】扬州大学,信息工程学院,江苏,扬州,225009;扬州大学,信息工程学院,江苏,扬州,225009;扬州大学,信息工程学院,江苏,扬州,225009;扬州大学,信息工程学院,江苏,扬州,225009;扬州大学,信息工程学院,江苏,扬州,225009
【正文语种】中文
【中图分类】TN914.3
【相关文献】
1.基于最大熵PDF估计的DSSS系统抗窄带干扰技术 [J], 徐定杰;赵丕杰;沈锋
2.直扩通信系统抗窄带干扰技术研究与仿真 [J], 姜恩光;张福洪
3.基于加窗重叠FFT变换抗窄带干扰技术的FPGA实现 [J], 谭哲;贾鹏;王震华;
4.基于时频域的抗窄带干扰技术 [J], 彭剑
5.北斗卫星导航接收机抗窄带干扰技术研究 [J], 林汝景
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超宽带雷达无线传播特性
超宽带雷达无线传播特性1.1超宽带信号的发射与接收超宽带雷达一般发射和接收单个或者多个频带脉冲，且每个频带宽度至少为500MHz。
在单频带脉冲超宽带雷达中，超宽带脉冲信号通常持续时间非常短，因此占空比极低，频谱处在基带，具有合适的电磁脉冲波形。
由于其无载波特性，无法将脉冲信号搬移至特定的频段中去，这样的超宽带雷达称为脉冲超宽带通信雷达。
这种系统下，信号进行直接的发射和接收，系统复杂度低，成本也较低。
多频带超宽带雷达分为无载波和有载波（正交频分复用）两种类型。
无载波系统接近于多个单脉冲超宽带系统的叠加；正交频分复用系统是通过将频带切分为很多子带来实现的。
超宽带通信雷达中的UWB 脉冲波形形式很多，常用的有拉普拉斯(Laplacian)脉冲、厄密特(Hermite)脉冲、升余弦脉冲、高斯函数脉冲，以及各种组合方式的脉冲等。
其中，采用高斯函数及其各阶导函数形成的脉冲使用最普遍[18]。
脉冲电磁技术由于他的空间分辨率很高，能够穿透场景中的物体进行监测的能力和易于对目标进行检测的特性而广泛应用于军事和民用雷达的使用中的。
正是因为脉冲系统拥有这些优良特性而使得IR-UWB雷达成为商用短距离，低功率室内通信系统的理想选择。
1.2人体生理信号的特点与提取人体器官组织因某些原因会向人脑发送生理信息，人体有多种类型的生理信号，包括：物理信号如血压、心电等，化学信号如人体肌肉、血液的酸碱度等，生物信号如各种酶、ATP等。
其特点是：第一，产生迅速，传递迅速，作用迅速，第二，某些信号有一定频率，第三，专一性[19]。
人体各种信号并不是相互独立的，相互之间有一定的关联程度，可以通过多种信号来推测出目标当前的健康状况，并能够通过深度学习对目标的运动状态，所处姿态等进行检测。
呼吸心跳是人体最基本的生命特征信息之一。
它是反映人体健康的重要参数，有助于个体疾病的诊断和预防生命危险。
本文基于超宽带雷达系统的高精度，通过检测呼吸和心跳所引起的胸腔的振幅，经过去除杂波，信号选择和相关分解算法处理来实现超宽带雷达系统对于呼吸心跳特征的提取最终实现呼吸心跳信息的无线监测[20]。
基于多带正交频分复用的超宽带信号压缩传感
Ｏ ｔｏｏ ａ Ｍａ ｈｎ ｕｓｉ（ ＭＰ ｆ Ｓ Ｓｆ ｏ ｐｅｓ ｅｓｍ ｌ ｇａｄｓ ａ ｒｃｎｔ ｃｉ ．Ｔ ｏ ｐｒ ｔｅＢｔ ｒ ｒ ｒ ｇｎ ｌ ｔ ｉｇＰ ｒ ｔ Ｏ ）ｏ ＭＰ Ｃ ｒ ｍ ｒ ｉ ａ ｐｉ ｎ ｉ ｌ ｅｏｓ ｕｔ ｎ ｏｃｍ ａｅ ｈ ｉ Ｅｒ ｈ ｃ ｕ ｏｃ ｓｖ ｎ ｎ ｇ ｒ ｏ ｏ
采样与信号重构 。在 Ｃ Ｍ１信道下 ， 通过仿真分析 比较 了 Ｍ Ｓ Ｓ方法和并行 分段 式压 缩传 感（ ｓ ｓ 方法、 ＰＣ Ｐｃ ） 奈奎斯特 方
法的误码 率、 采样 率性 能。仿真 结果显 示， Ｓ Ｓ在误码 率、 ＭＰ Ｃ 采样 率方 面有很 大优 势， 而且 在采样 率仅为奈奎 斯特速 率 ６０ ％的情况下 ， Ｓ ｓ能精确 重构超 宽带信号 。 ．６ ＭＰ ｃ 关键词 ： 超宽带 ； 压缩传感 ； 多带正交频分 复用； 码率 ； 误 信号重构
ＭｕｔＢ ｎ ｒ ｏｏａ Ｆｅｕ ｎｙＤｖ ｉ ｕｔ ｌ ｉｇ（ Ｂ Ｏ Ｄ ，ｔｉ ｐｐｒ ｍ ｌｙｄｒｃｎｔ ｃｏ ｌ ｒｈ ａｅ ｎ ｌ—ａｄＯｔ ｇｎｌ ｒｑ ｅｃ ｉｓ ｎＭ ｌｐｅ ｎ Ｍ — Ｆ Ｍ） ｈｓ ａｅ ｐｏｅ ｅｏ ｓｕｔ ｎａ ｏ ｔｍ ｂｓｄｏ ｉ ｈ ｉｏ ｉ ｘ ｅ ｒ ｉ ｇｉ
Ａ ｓ ａｔ ｏｒｓｌ ｅｐｏｌｍ ｏ ｃｓｉ ｌ ｈｇ ａ ｐｉ ｔ ｏ ｅＵｔ － ｄ Ｂｎ Ｕ ）ｓ ｎｌ ｈ ｕｈｒ ｂｔ ｃ：Ｔ ｅｏ ｅｔ ｒｂｅ ｆ ｘｅｓ ｅ ｉ ｓｍ ｌ ｇｒ ｅ ｆｈ ｌａＷｉｅ ａｄ（ ＷＢ ｉ ａｓ ｅａｔｏｓ ｒ ｖ ｈ ｅ ｖｙ ｈ ｎ ａ ｔ ｒ ｇ ，ｔ
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摘 要: 介绍了超宽带技术及其标准化进程, 阐述了基于正交频分复用 ( OFDM )技术 的超宽带 系统的设计 思想 和基本原理, 分析多频带正交频分复用超宽带 ( M B - OFDM - UW B )系 统中的关 键技术 和系统 性能. 研究 结果 表明, 凭借 OFDM 技术应用于超宽带系统的优势, 基于 O FDM 技术的超宽带方 案得到了业内绝大多数厂商的支 持, 有望成为超宽带物理层的标准. 关键词: 超宽带; 多频带; 正交频分复用; 时频交织 中图分类号: TN 92 文献标识码: A
超 宽带 ( ultra-w ideband) 是一种先进 的无线通 信技术, 这种原来专属军方使用的技术随着 2002年 2月美国联邦通信委员会 ( FCC ) 正式将其解禁而备 受世人关注. UWB 具有数据传输速率高、成本低、功 耗小、抗干扰能力强等优点, 被认为是下一代无线个 人局域网 ( WPAN ) 物理层的标准技术. 在物理层方 面, 到 2003年 7月基本上只剩下 2个主要竞争者, 即多频带正交频分复用 ( MB-OFDM ) 方案和直接序 列码分多址 ( DS-CDMA) 方案. 由于双方都没有达到 IEEE 标准所要求的 75% 的投票率, 因此, 均未能成 为 UW B物理层的标准.
C = W log( 1 + P /N ) b it / s.
( 1)
式中: C 为传输速率, W 为信道带宽, P 为信号的平
收稿日期: 05 - 06 - 22. 作者简介: 薛 睿 ( 1980- ) , 男, 博士研究生, 主要研究方向: 超宽带通信、通信信号处理, E-m ai:l xueru@i hrbeu. edu. cn.
图 3 M B-TF I-O FDM 发送端原理图
系统的部分参数如表 1所示.
表 1 M B-TF I-O FDM 方案部分参数
参数
数值
N : 子载波总数 B: 子频带带宽 /M H z
v F: 子载波间隔 /M H z T FFT : IFFT /FFT 周期 / ns T CP: 循环 前缀长度 /ns T GI: 保护间隔长度 /ns T SYM : 符号间隔 /ns
# 88#
应
用
科
技
第 33卷
均功率, N 为噪声功率. 为了促进并规范 UW B 技术的发展, FCC 重新
给出了 UW B信号的定义, 即 UW B 信号的绝对带宽
应大于 500 MH z或 相对带宽 ( fract iona l bandw idth) 大于 0. 2[ 2 ] , 这里相对带宽定义为
第 6期
薛 睿, 等: 基于正交频分复用技术的超宽带通信系统
# 89#
分别为 60. 6 ns和 9. 5 ns, 循环前缀插在每个 OFDM 符号的开头, 而保护间隔则加在每个 OFDM 符号之 后. 保护间隔可以确保发送机与接收机有足够的时 间转换至下一个子带, CP 的长度决定着捕获多径能 量的大小, CP之外的任何多径能量都会导致载波间 干扰 ( ICI) . UW B信道模型具有很高的离散性, 最糟 糕的信道环境出现了 25 ns均方根时延, CP 的长度 通常为均方根时延的 2~ 4倍, 为了充分捕获多径能 量并尽量减少 IC I对所有子信道的影响, CP 的持续 时间应选择为 60. 6 ns[ 6 ] . 图 3为 M B-T F I-OFDM 通 信系统发送端框图.
第 33卷第 6期 2006年 6月
应
用
科
技
A pp lied Science and T echno logy
文章编号: 1009- 671X ( 2006) 06- 0087- 03
V o .l 33, l . 6 Jun. 2006
基于正交频分复用技术的超宽带通信系统
薛 睿,赵旦峰, 陈 艳
1 UW B 技术及其标准化进程
UW B 早期 的名 称 有脉 冲 无线 电 ( im pulse radio) 、无载波 ( carrier free) 等, 直到 1989年, 美国国 防部才正式使用 UW B 这一术语. 它的基本概念是 产生、发送和接收一段持续时间非常短的爆发式射 频脉冲, 持续时间范围一般在几十个皮秒到几个纳 秒 [ 1] . 由傅里叶变换的性质可知, 此脉冲在时 域内 的持续时间极短, 在频域内必然占有极宽的带宽, 利 用如此宽的频带, 可以实现数据的高速传输, 这可由 仙农公式给出解释:
若干子带, 每个子带带宽约为 500 MH z. 通过交错各 子带的信号, UW B系统仍可以保持同样的传输功能, 好像它们使用的是整个带宽一样.
3 M B-OFDM-UW B通信系统
多带方案将整个可用频带 ( 3. 1~ 10. 6 GH z) 分 为 13个子频带, 图 1为多带频谱划分方案, 每个子 带带宽为 528MH z. 把这 13个子带分为 4个不同的 组: A 组用于第 1代设备中 ( 3. 1~ 4. 9 GH z); B 组保 留将来用 ( 4. 9~ 6. 0 GH z); C 组用于 SOP ( 6. 0~ 8. 1 GH z); D 组保留将来用 ( 8. 1~ 10. 6 GH z) [ 5] .
图 2 TF I-OFDM 时频 交织示意图
在子带 1上传输第 1个 OFDM 符号, 在子带 3 上传输第 2个 OFDM 符号, 在子带 2上传输第 3个 符号, 而第 4个 OFDM 符号重新在子带 1上进行传 输. 实际上 TF I周期可能长很多, TF I的确切长度和 模式可能随着超帧或者微网的不同而不同. 从图 2 可以看出, 循环前缀 ( CP ) 和保护间隔 ( G I) 的长度
案则为单频带方式. 鉴于目前的情况, 研究分析 MB-
OFDM 方案的系统性能具有重要的现实意义.
2 多频带的设计思想
尽管 FCC 已为 UW B 分配 了 3. 1至 10. 6 GH z 全部频谱, 但有关资料显示, 使用 4. 8GH z以上的频 率仅能够将当前 RF CMOS技术的总链路容量提高 1dB, 而这还会造成更大的复杂性与更多功耗. 由于 链路容量的增益有限, 再加上复杂性和功耗问题, 于 是可以得出这样的结论, 即 3. 1~ 4. 8 GH z之间的带 宽是 UW B器件初始部署的有效带宽. 事实上, 将上 限频率限制为 4. 8 GH z还有一些明显的好处, 加快 产品的上市进程、简化 RF 及模拟前端电路的设计 ( 低噪音放大器及混频器 ) 、使其更适于 CMOS 工艺 以及避免来自 U-N II频带 ( IEEE 802. 11a 信号驻留 于此 )的干扰 [ 4] .
图 1 多带频谱划分方案
鉴于频带范围在 3. 1 GH z至 4. 8 GH z之间, 以 及 FCC 要求 UWB 信号的带宽至少为 500MH z, 因 此, 初始部署的多频带 OFDM 系统只有 A 组中的 3 个子带可用, 之所以在每一个子带上采用 OFDM 技 术传输信息, 是因 为 OFDM 拥 有一些 非常 好的 特 性, 包括频谱利用率高、抗干扰能力强以及捕获多径 能量效率高等优点, 此外该技术非常成熟并已进行 商用 ( 如 IEEE 802. 11a /g ). 通过 ( T im e- frequency interleav ing, TF I)技术把不同子带上的信息比特进行 交织, 而在每一个子带中采用 OFDM 调制进行数据 的发送. TF I-OFDM 系统既可以 看做是一个全 频带 的 OFDM 系统, 也可以看做是一个子频带系统. 以 3 个子带为例说明通过 TF I技术如何传输 OFDM 符 号, 图 2为 TF I-OFDM 时频交织示意图.
就 3. 1~ 4. 8GH z带宽而言, 设计 UW B系统有数 种方法. 其中一种就是利用整个 1 700MH z的带宽, 这 种实现 UW B方法的主要缺点是使射频 RF 和模拟前 置电路具有如此宽的带宽, 在硬件实现上几乎是不可 能的; 需要高速率的模数转换器 ( A /D ) 处理宽带信 号, 将造成巨大的功率浪费; 在多径移动信道中捕捉 多径能量需要使用 rake接收机, 增加了系统的复杂 度. FCC规定 UW B信号的最小带宽应为 500MH z, 这 使得 UWB系统设计在许多方面发生了翻天覆地的变 化, 不需要使用整个频带来传输信息, 而把频带分为
FB =
(fH - fL ) ( fH + fL
.
( 2)
2
式中: fH 和 fL 分别为系统的高端和低端频点 (按-10 dB 计算 ). 从 FCC 的定义可以看出, 现在的 UWB 已不仅
仅局限于最初的脉冲通信了, 而是包括了任何使用超 宽频谱 (带宽大于 500MH z或相对带宽大于 0. 2) 的无
线通信形式.
到目前为止, UW B 仍然没有形成统一的标准,
这成为制约其飞速发展的瓶颈. 2个主要竞争者的 分歧体现在 UW B 技术的实现方式上 [ 3] , 由 Inte l和
T I领导的多频带 OFDM 联盟提交的 MBOFDM 方案
采用多频带方式, 由 M oto rala、CRL、Decaw ave和 Oki 半导体、公司等行业组织 联合支持的 DS-CDMA 方
U ltra-w ideband comm unication system based on OFDM technology
XUE Ru,i ZHAO Dan-feng, CH EN Yan
( Schoo l o f In fo rm ation and Communication Eng ineer ing, H arb in Eng ineer ing U n iversity, H arb in 150001, China)
Abstract: The u ltra w ideband communication technology and its standardized advancem ent are dem onstrated. The design idea and basic pr incip le are proposed based on orthogonal frequency d ivision m ultiplex ing techno logy. The essen tial techn ique and system perform ance of the mu lt-i band o rthogona l frequency d iv ision m ult ip lex ing u ltra-w ideband system are ana lysed. T he research result indica tes tha,t due to the technical superiority of the applicat ion of OFDM to the UWB system s, UW B schem e based on the OFDM techno logy has ob tained supports from m ost o f the m anufacturers, and is expected to becom e the standard o f the physica l layer of UW B. K eyword s: u ltra w ideband; m u ltiband; OFDM; t im e frequency interleav ing