关于ofdm或者水声单芯电缆传输的英文资料。最好带翻译

Question

如题所述

Answer 1

您好！！英文资料在文件夹里，中文翻译在此，不知是不是你说的OFDM？正交分频多工？

正交分频多工（英语：Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM）有时又称为分离复频调变技术（英语：discrete multitone modulation, DMT），可以视为多载波传输的一个特例，具备高速率资料传输的能力，加上能有效对抗频率选择性衰减，而逐渐获得重视与采用。

OFDM 使用大量紧邻的正交子载波（Orthogonal sub-carrier），每个子载波采用传统的调变方案，进行低符号率调变。可以视为一调变技术与多工技术的结合。

定义[编辑]

调变是将传送资料对应於载波变化的动作，可以是载波的相位、频率、振幅、或是其组合。正交分频多工之基本观念为将一高速数据流，分割成数个低速数据流，并将这数个低速数据流同时调变在数个彼此相互正交载波上传送。由於每个子载波频宽较小，更接近於相干频宽，故可以有效对抗频率选择性衰弱，因此现今以大量采用於无线通讯。

正交分频多工属於多载波（multi-carrier）传输技术，所谓多载波传输技术指的是将可用的频谱分割成多个子载波，每个子载波可以载送一低速数据流

特点[编辑]

OFDM优点[编辑]

有效减少多径及频率选择性通道造成接收端误码率上升的影响

接收端可利用简单一阶均衡器补偿通道传输的失真

频谱效率上升

OFDM缺点[编辑]

传送与接收端需要精确的同步

对於都卜勒效应频率漂移敏感

峰均比高

循环前缀（Cyclic Prefix）造成的负荷

相比CDMA的优势[编辑]

OFDM能更好地抵御多径干扰，且实现方式比较简单。

与CDMA的Rake接收机相比，OFDMA提供的扁平频率通道能够获得更好的MIMO频率效率。

处於业务连接状态的移动用户增加时，移动小区不会因呼吸效应而改变有效覆盖半径。

相比分时多重进接系统的优势[编辑]

允许多个用户并行传送低速数据流。

能够避免脉冲载波

可以灵活调整低速率用户的发射功率

时延固定且比较小

简化了多址接入的防碰撞实现机制

更好地抵御讯号衰落和干扰

单载波与多载波传送[编辑]

单载波(single carrier)[编辑]

使用者在任何时间上只利用一个载波来进行传送与接收讯号。

多载波(multi-carrier)[编辑]

同时利用多个不同频率的载波传送及接收讯号。OFDM即利用数个（2的次方）正交的子载波传送讯号。OFDM便是多载波调变的特例，其使用数个正交载波调变讯号，在每个子载波间不需要有保护间隔，大大的增加了频宽使用效率，且使OFDM更有位分配的概念，即通到环境好的子载波就加大该载波的power或提高调变等级(ex:BPSK->QAM)，位分配使得OFDM频宽使用效率更加高。

接收

子载波间的正交性(Orthogonality)[编辑]

∫х(t)*y(t)dt=0 ⇔ âˆ«Ð¥(f)Y(f)df=0……①

为了避免子载波间互相干扰，多载波系统对於子载波间的正交性要求相当高。为了满足子载波间彼此正交，子载波的频率间隔需要有一定要求来满足①式 在此可以由下述的有限频带的带通讯号来进行说明解释此一要求：

假定我们目前要分析两子载波频率{ f1, f2}之间的间隔Δf ，我们先计算其交互相关性(cross-correlation)

其中Δf=表两个载波间的频率间隔，在上式中若ΔfT = n 其中n 为一个非零整数，如：Δf=n/T 则此时R=0 即代表这两个子载波在符元周期内为正交。

系统架构特性[编辑]

OFDM系统方块图如上图所示

并列转串列[编辑]

正交分频多工系统设计中最重要的观念就是并行资料传输，并行资料传输的技术是透过串列至并行转换器实现。正交分频多工系统把资料载送到较小频宽的子载波上，相当於将每一个并行资料分别经过不同的子载波调变後传送

一般的串列传输系统中，是把讯号以连续序列的方式传送出去，当讯号的传输速率很高时，讯号的频谱可能大到占满整个可用的频宽，此时讯号会因为通过频率选择性衰减通道而造成讯号的失真。相对的，在并行传输系统中，资料是同时并行进行传输，每一个个别并行讯号占有较小的频宽，所以讯号所经过的通道频率响应(frequency response)可以视为是平坦

讯号对应[编辑]

将位元串流对应各调变(ex:BPSK QPSK QAM)的符号

FFT的应用[编辑]

s(t)讯号

对t=N取样 

由上式得OFDM可以用DFT FFT技术实现

反快速傅立叶变换和快速傅立叶变换演算法为反离散傅立叶变换和离散傅立叶变换之快速硬体实现。

在IEEE 802.11a 里，反快速傅立叶变换和快速傅立叶变换的大小为N = 64。

循环前缀和保护间隔（cyclic prefix and Guard interval）[编辑]

传送讯号在通过具有多重路径干扰的通道後，会造成前一个符元的後端部份干扰到下一个符元的前端，此称之为「符元间的干扰（ISI）」

为了克服ISI的问题，在OFDM symbol前端加入一保护区间（Guard Interval）。为了对抗讯号因通道延迟的影响，Gurad interval(Tg)长度要大於最大的Delay spread，即Tg>delay spread time。

在保护区间未放讯号的OFDM系统称ZP-OFDM(zero padding)。ZP-OFDM有比较低的传输功率，但在接收端接收於zero padding区域讯号时，会破坏载波的正交性造成「载波间的干扰（ICI）」，所以复制OFDM symbol後半段讯号并摆放於保护区间内，称之为循环字首(cyclic prefix)；循环字首会造成频宽效益下降，故必须小於OFDM symbol长度的1/4。如:一个OFDM symbol共有256个子载波，则其循环字长度为64个位元。

通道估计及均衡器[编辑]

由於在讯号传输时，接收端收到的讯号是传送讯号和通道响应作用过的结果，所以为了解出传送讯号势必要得到通道响应，所以要作通道估计。在高速移动环境时变通道估计更是重要，不好的通道估计会造成误码率上升；通道估计常见的方法就是加入测试讯号，由测试讯号得到测试讯号那些点的通道响应对通道其它点作估计，进而求出整个通道响应。均衡器由通道估计的结果对接收讯号作通道补偿，降低错误率。由於OFDM将频宽切割成数个小频带，故更接近通道的相干频宽，所以讯号受到通道失真变小，故可以用简单的一阶均衡器补偿。

遇到的问题[编辑]

各种同步问题[编辑]

symbol timing offset

当接收讯号进入fft时，要找到适当起点从起点後选取多点作离散傅立叶变换，将讯号从时域转回频域，若选取太早或太晚都会产生ISI。

上式Z表接收讯号,X表传送讯号,H则是通道响应,V则是AWGN杂讯，由本式可见STO会造成接收讯号相位改变、ISI及振幅失真

sampling clock offset

由於传送端及接收端的取样速率不一样，会造成取样点的误差，而且越後面的子载波SCO误差会越大。

carrier phase offset

传送端在传送端最後会乘上一载波f1使基频讯号载至旁频，在接收端要将旁频降回基频会再乘上一载波f2，由於f1 f2两载波相位的不同在升降频之间，会造成carrier phase offset。传送接收端的相对运动的督普勒效应也会造成相位carrier phase offset。Carrier phase offset会造成接收讯号相位飘移及ICI。在产生高频载波时由於都会有起始相位，所以很难用人为因素使传送端高频载波和接收端载波完全同步。

carrier frequency offset

如同phase offset传送升频及接收端降频载波的频率不同步，会造成carrier frequency offset。传送及接收端的相对运动所产生的doppler shift也会产生CFO。SCO越後面子载波偏移会越大，但CFO则是每个子载波所受到的frequency shift都是相同。在高速移动环境下CFO影响更严重。CFO会造成严重的ICI效应

峰均比[编辑]

由於OFDM讯号是由多个调变後的子载波讯号的线性叠加，因此可能会造成比平均讯号准位高的瞬间尖峰讯号，进而产生高峰值对均值功率比效应，在正交分频多工系统中，高峰均比会造成的问题主要有下列两个：

在数位类比转换的过程中，要经过量化程序，在量化过程中使用相同量化位元的量化器时，因为讯号变大量化杂讯也就变大，故讯号失真就变严重。如果要降低量化杂讯就要增加量化位元使量化位阶便多，如此就增加量化过程的复杂度及成本。

在射频电路功率放大器中，其线性放大讯号有一定范围，当讯号振幅大於某一范围就进入饱和区，在饱和区讯号会因非线性放大而失真。OFDM讯号是由多个调变过的子载波讯号的线性叠佳而成，当载波数变多讯号功率可能超过放大器线性区域造成通道失真。

参见[编辑]

频率多样

参考书目[编辑]

Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM wireless multimedia communication, Artech House Boston London, 2000

Ahmad R. S. Bahai and Burton R. Saltzberg, Multi-carrier digital communications - Theory and applications of OFDM, Kluwer Academic /Plenum Publishers New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow 1999.

Ramjee Prasad, 「OFDM based wireless broadband multimedia communication,」 Letter Notes on ISCOM』99, Nov. 7-10, 1999.

L. Hanzo, W. Webb and T. Keller, Single and multi-carrier quadrature amplitude modulation - Principles and applications for personal communications, WLANs and broadcasting, John Wiley & Sons, Ltd, 2000.

Mark Engels, Wireless OFDM Systems: How to Make Them Work? Kluwer Academic Publishers, 2002.

Lajos Hanzo, William Webb, Thomas Keller, Single and multicarrier modulation: Principles and applications, 2nd edition, IEEE Computer Society.

John A. C. Bingham, ADSL, VDSL, and multicarrier modulation, Wiley-Interscience.

Lajos Hanzo, Choong Hin Wong and Mong-Suan Yee, Adaptive wireless transceivers: Turbo-coded, turbo-equalized and space-time coded TDMA, CDMA and OFDM systems, John Wiley & Sons.

John Terry and Juha Heiskala, OFDM wireless LANs: A theoretical and practical guide, Sams.

Zou, W.Y. and Yiyan Wu, 「COFDM: An overview,」 IEEE Trans. on Broadcasting, vol. 41, no. 1, pp. 1–8, Mar. 1995.

S. Weinstein and P. Ebert, 「Data transmission by frequency division multiplexing using the discrete Fourier transform,」 IEEE Trans. on Comm., vol. COM-19, pp. 628-634, Oct. 1971.

Mosier, R. R. and R. G. Clabaugh, 「Kineplex, a bandwidth efficient binary transmission system,」 AIEE Trans., vol. 76, pp. 723-728, Jan. 1958.

Porter, G. C., 「Error distribution and diversity performance of a frequency differential PSK HF, modem,」 IEEE Trans. on Comm. vol. COM-16, pp.567-575 Aug. 1968.

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B. Hirosaki, 「An orthogonally multiplexed QAM system using the discrete Fourier transform,」 IEEE Trans. on Comm., vol. 29, no. 7, pp. 982-989, July, 1981.

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