逐字符和多字符頻域差分OFDM的性能比較

通過仿真試驗(yàn)對(duì)使用了逐字符和多字符頻域差分檢測(cè)OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：當(dāng)信道的相干帶寬遠(yuǎn)大于多個(gè)差分編碼字符的所占帶寬時(shí)，多字符頻域差分檢測(cè)的性能優(yōu)于逐字符差分；信道的相干帶寬與多個(gè)字符所占帶寬比較接近時(shí)，逐字符差分檢測(cè)的性能好于多字符差分檢測(cè)。
關(guān) 鍵 詞 正交頻分復(fù)用; 頻域差分; 逐字符差分檢測(cè); 多字符差分檢測(cè)
中圖分類號(hào) TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A
Comparison of BER Performance of Symbol-by-Symbol and Multiple-Symbol Frequency Domain Differential Detection OFDM
Song Lijun1 Tang Youxi1 Li Shaoqian1 Wang Rongbin2
(1. National Key Laboratory of Communication, UEST of China Chengdu 610054; 2. China Netcom (Sichuan) Co., Ltd.,Chengdu 610000)
Abstract In this paper, the comparison of bit error ratio(BER) performance of symbol-by-symbol frequency domain differential detection(SS-FDDD) and multiple-symbol frequency domain differential detection(MS-FDDD) in orthogonal frequency division multiplexing system is obtained by simulation, the results indicate that when the whole bandwidth of the symbols used to MS-FDDD is much less than the coherent bandwidth of the channel, the BER performance of MS-FDDD is better than that of SS-FDDD; when the whole bandwidth of the symbols used to MS-FDDD is closed to the coherent bandwidth of the channel, the BER performance of SS-FDDD is better than that of Multiple-symbol frequency domain differential detection.
Key words orthogonal frequency division multiplexing; bit error rate; multiple-symbol frequency domain differential detection; symbol-by-symbol frequency domain differential demodulation
在無線衰落信道下，正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系統(tǒng)中傳輸帶寬被劃分為多個(gè)窄帶子信道，采用并行傳輸?shù)姆绞?，通過添加保護(hù)時(shí)隙，抑制由于多徑延遲引起的符號(hào)間干擾(Inter Symbol Interference, ISI)。OFDM技術(shù)被認(rèn)為是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Х椒╗1]。
在多徑衰落信道下，由于信道的時(shí)變特性、用戶的快速移動(dòng)等原因，決定了在某些無線應(yīng)用環(huán)境中，對(duì)信道的精確估計(jì)較難，要跟蹤相干檢測(cè)的參考信號(hào)也非常困難，采用差分檢測(cè)可以不需要知道參考相位，不需要進(jìn)行信道估計(jì)[2]。差分調(diào)制的方案已經(jīng)被歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織制定為歐洲地面數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。在已有的差分檢測(cè)方案中，有兩種主要的方式，即逐字符差分檢測(cè)和多字符差分檢測(cè)，逐字符差分檢測(cè)在文獻(xiàn)[4]中已有論述，多字符差分檢測(cè)與傳統(tǒng)的逐字符檢測(cè)的方法不同，它利用多個(gè)接收字符的信息進(jìn)行差分檢測(cè)，性能的提高是以系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度為代價(jià)，多字符差分檢測(cè)方式主要是基于最大似然序列估計(jì)方法(Maximum Likelihood Sequence Estimation, MLSE)和決策反饋差分檢測(cè)方法(Decision Feedback Differential Detection, DFDD)，而在加性高斯白噪聲(Additive White Gauss Noise, AWGN)信道下，文獻(xiàn)[5, 6]分別給出了MLSE和DFDD方法的誤碼率性能，文獻(xiàn)[5, 6]中沒有指出在多徑衰落信道中多字符差分檢測(cè)的性能如何。在OFDM系統(tǒng)中，差分檢測(cè)方式分為時(shí)域差分檢測(cè)和頻域差分檢測(cè)兩種[7, 8]，在OFDM系統(tǒng)中使用多字符差分檢測(cè)的性能如何，以上文獻(xiàn)沒有提及。在多徑信道中，本文將通過仿真對(duì)使用了頻域差分編碼的OFDM系統(tǒng)進(jìn)行逐字符和多字符頻域差分檢測(cè)的誤碼率性能進(jìn)行比較。
1 頻域差分檢測(cè)OFDM的傳輸過程和信道模型
在本系統(tǒng)中如果設(shè)OFDM的子載波數(shù)為N，對(duì)隨機(jī)二進(jìn)制輸入信息數(shù)據(jù)，將每個(gè)比特的數(shù)據(jù)組合在一起，映射為符號(hào),j,nia，表示發(fā)送的第i個(gè)OFDM符號(hào)中的第個(gè)子載波上差分調(diào)制的信息，其中，{12,1nN∈?L為2個(gè)可能的差分相位集合中的一個(gè)。 j2/2{e|0,1}mmπ=
頻域差分編碼的過程是：將a進(jìn)行差分編碼，規(guī)則為，a，的初始值可以設(shè)為c,1,ninicc?=,nic，編碼后再進(jìn)行串/并變換，每N個(gè)為一組分別與對(duì)應(yīng)子載波相乘，這樣即為第i個(gè)OFDM符號(hào)中的第n個(gè)子載波上的調(diào)制數(shù)據(jù)。每個(gè)OFDM符號(hào)中第n個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)生成要利用第(n-1)個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)信息。
設(shè)OFDM符號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度為T，子載波數(shù)目為，添加的保護(hù)時(shí)隙足夠長(zhǎng)，可以不考慮信道帶來的符號(hào)間干擾(ISI)，對(duì)進(jìn)行串并變換、逆離散傅里葉。