基于OFDM-MFSK的在快速衰落信道的鲁棒性传；摘要：；我们提出了一个基于OFDM的传输方案，它适合在快；Ⅰ介绍；高速列车无线通信是一个典型的情况，在这种情况下会；Ⅱ系统模型；我们使用一个时域取样的离散时间基带表示OFDM传；A、OFDM-MFSK；MFSK是一个众所周知的鲁棒性传输技术；图1以OFDM-4FSK为例，示出这种调制的使用；图1OFDM-4F
基于OFDM-MFSK的在快速衰落信道的鲁棒性传输
我们提出了一个基于OFDM的传输方案，它适合在快速衰落环境中鲁棒性传输，在这个环境中估计不可能或非常困难获得一个可靠的信道。我们的方案是以非相干检测的MFSK（M进制频移监控）和OFDM（正交频分复用）的组合为基础的。非相干检测的OFDM-MFSK允许任意相位用于发送器中的所有副载波。一种可能性是：利用选择副载波相位的自由度，这样，该PAPR（峰均功率比）变小。第二种可能性是：使用副载波相位发送附加数据。这可以通过差分调制由所述OFDM MFSK方案所占用的子载波来实现。这两种可能性都不会影响相关非相干检测的OFDM MFSK调制的鲁棒性。
高速列车无线通信是一个典型的情况，在这种情况下会产生快速衰落信道。未来的火车预计时速可达到v= 600公里/小时。在这样的环境中获取一个可靠的信道估计是很困难的，同时一些数据包会包含与安全相关的控制数据，因此需要一个鲁棒性的传输方案。对于多径信道，0FDM（正交频分复用）是一个可以避免符号间干扰的方法。在本文中，我们分析了一个系统。其中，结合OFDM的非相干检测的M进制频移键控（MFSK），产生一种非常简单的接收机，它不需要均衡和信道估计。非相干检测的OFDM-MFSK允许发射任意相位的副载波。结合OFDM的MFSK的缺点是它的低频谱效率。为了减轻低频谱效率的影响，我们使用一种混合传输方法。通过结合OFDM-MFSK和DPSK（差分相移键控）利用副载波的所有相位来传输更多的数据。第二种可能性是选择子载波的相位，这样的话，发送信号的PAPR(峰均功率比)就会减小。这两种方法都不会影响非相干检测相关的OFDM-MFSK。
Ⅱ 系统模型
我们使用一个时域取样的离散时间基带表示OFDM传输。S是通过变换大小为N×1的发送码元x到时域中，使用归一化的IFFT和添加Ng个样本的循环前缀获得的。并行到串行转换后，离散时间发送信号s（iΔt）与信道单位脉冲响应h（iΔt）卷积，并受到AWGN（高斯白噪声）的影响：G（iΔt）= S（iΔt）×H（iΔt）+ N（iΔt）：（1）在接收端，从接受到的信号G（iΔt）中除去循环前缀，串并转换后通过FFT变换到频域，这样接收到的OFDM信号y能被独立检测。
A、OFDM-MFSK
MFSK是一个众所周知的鲁棒性传输技术。可以将OFDM符号的副载波分成M组，并将MFSK应用到每组中。这种调制方案允许非相干检测。这种检测对于快速衰落环境特别有益的。因为在这种环境付出很大的代价，估计这种信道是不需要的。
图1以OFDM-4FSK为例，示出这种调制的使用原理。副载波以Δf为间隔，分为四分。每个组中的一个载波被选择用来传输，而该组的其他载波没有能量传输。
图1 OFDM-4FSK调制原理：两位用格雷码分配给每个副载波。
每四个副载波中，有一个用于传输，用实箭头表示。
众所周知，正交调制增大M会提高效率并且接近香农的约束。很明显，M个副载波发送S2M字节是可能的，但另一方面，这意味着，当M增大时光谱效率趋近与0.较低的光谱效率是基于MFSK调制方案的主要缺点。使用OFDM-4FSK调制是个很好的方法，因为它和OFDM-2FSK有相同的光谱效率：η=0.5bit/（s.Hz），并且在对抗噪声时有更强的鲁棒性。
如果我们在由多径传播引起的频率选择性信道中传送载波，一些副载波可能完全衰落并在位误码曲线上导致错误层。为了解决这一问题，信道编码与交织一起使用。通过使用软判决检测器为每个比特提供一定可靠程度的译码，以此来获得最佳性能。一种近似似然对数的度量Lj，表示正交调制后发送的第j个码元可以从接收到的向量yn的成分进行计算：
表示所有分量索引的子集，在这个索引中码元在第j位具有一个’1’的比特映射，同理，表示在第j位具有一个’0’的比特映射。使用非相干检测的OFDM-MFSK中，载波的相位是任意的。这种自由的程度可以通过多种方式被使用。一种可能性是减小PAPR，这将在第四部分叙述。第二个可能性是使用相位来发送附加的数据，从而提高了调制方案的频谱效率。这样的方案将在下面的部分叙述。
Ⅲ、差分编码相位的混合的OFDM-MFSK
在[5]叙述的方案，OFDM-MFSK码元的副载波相位可以利用DPSK差分编码实现。差分编码允许非相干检测而不需要信道估计。
基本上，所涉及的OFDM-MFSK码元相位的差分编码可以以两种不同的方式来完成。DPSK调制可以从两个方面实施：第一，从频率方面，被占用副载波转化为携带一个OFDM码元的副载波，第二，从时间反面，OFDM码元转化为携带一组副载波的OFDM码元。对于快速衰落
信道，它的优点是可以在频率方向编码，但是相干带宽必须与用于DPSK的副载波带宽相当，它与频率方向带宽相差很多。这种混合调制方式的原理示于图2，以OFDM-4FSD和2DPSK为例。在这个例子中，一组四个副载波的一列被占用。被占用副载波的4FSK比特和相位（由箭头表示）根据2DPSK位在周边副载波之间被差分调制。在接受端，MFSK码元首先被检测到，这样，被占用的副载波便是已知的。然后，假设，MFSK码元正确检测，差分编码的DPSK码元能被检测到。有了这种混合方案，频谱效率显著提高，一点都不影响MFSK元件的非相干检测。因此，对于固定信噪比的MFSK码元的误码率与非混合的OFDM-MFSK相同。然而，一个DPSK码元的错误概率依赖于MFSK组件的错误概率。经过计算，事实证明，对于AWGN信道，混合调制的DPSK
码元的正确概率由下式给出：
在公式中，假设MFSK码元涉及到的两个判决都是正确的，PsMFSK表示一个MFSK码元的错误概率，PbMFSK表示一个DPSK码元的错误概率。如果我们使用4FSK，其误码率是：PS4FSK=3/2Pb4FSK。忽略误码率的影响，这将适用于任何高信噪比，这个误码率公式：PbDPSK=3/2Pb4FSK+PbDPSK 表明使用混合OFDM-4FSK-DPSK方案的DPSK码元是错误的。
OFDM副载波
OFDM-4FSK-2DPSK调制原理
为了改善误码性能，信道编码包括交织也可应用到混合方案中。为了使OFDM-MFSK传输的鲁棒性不受附加的DPSK传输的影响，认为将MFSK和DPSK的码流分开调制是合理的。在接受端，MFSK码元首先被检测并被译码。然后，接受的比特被重新编码，以获得有关占用副载波COCC的信息。此后，DPSK码元也能被检测和译码。混合传输方案的框图示于图3。
图3 混合传输方案编码框图
在本节中，我们提出OFDM-MFSK和混合调制方案的模拟结果，其中OFDM-MFSK和DPSK相结合。对于所有的仿真，假设双面噪声功率谱密度是No/2，这意味着高斯白噪声的实部和2
虚部都增加了σ=No/2。正如前面所说，对于OFDM-MFSK，提高M时，增加功率效率和降低频谱效率时要有一个权衡。M=4看起来是一个很好的权衡，因此，下文我们将集中讨论4FSK。对于编码传输，1/2标准速率的卷积码分别用于编码MFSK和DPSK位。在接收端，软输入的维特比解码器决定接收到的比特.
1）AWGN信道：图4示出了用于非相干检测OFDM-4FSK和基于OFDM-4FSK的混合传输方案的AWGN信道，编码传输时的BER和Eb=N0。4FSK-2DPSK和4FSK-4DPSK的BER是4FSK和DPSK比特BER的总和。事实上，对于混合方案大增益的Eb=N0是由于每个码元的更多比特可以传送，因此，每比特的能量减少。对于4FSK-4DPSK，编码率为1/2的频谱效率0.5bit/(s.Hz)(无循环前缀的损失)可以被实现用于BPSK。为了便于比较，BPSK作为虚线加在图中，但必须记住，BPSK必须被相干检测，因此需要信道信息。需要提到的是，在仅AWGN信道的情况下，误码率大部分是由4FSK传输的错误导致的。频谱效率可以通过调整DPSK传输的调制和编码方法来进一步优化。然而，DPSK传输组件针对频率选择和快速时间变化更敏感。
图4 一个AWGN信道和一个1/2速率的卷积码OFDM-4FSK和混合OFDM-4FSK-DPSK
的误码率和信噪比曲线；Nf=256,Ng=64, η（没有循环前缀损失）
2）最快情况下的信道模型：因为我们对传输方案的鲁棒性很感兴趣，所以我们首先定义一个包括我们所关注的干扰的信道模型。例如：有这样的一种情况，一个高速列车从一个固定的基站传输和接受信号。最坏的情况是，如果出了视线（L0S）路径，被具有低衰减的移动基站反映的第二条路径到达接收端，从而在接受信号中导致最大多普勒扩展：2fd=2fc(v/c)。假设，fc比OFDM带宽大得多，这里，v表示移动基站的速度，fc是OFDM系统的载波频率。方案示于图5.用于变化的第二条信道中，所有模拟的参数列于表Ⅰ中。此外，假设，该被反映的路径与LOS路径相比是没有衰减。模拟结果表明，由频率选择性-5
衰落引起的整体降低外，在快速衰落环境中，非相干检测的OFDM-4FSK在对抗多普勒传播时有很强的鲁棒性。即使v=600km/h,当误码率为10 时，比值Eb/Eo的降低也是小于0.5dB的。OFDM-4FSK的结果绘于图6，速度v=600公里/小时，延迟时间t=0.075微妙。如果路径延迟增大到总的保护时间时，性能也不会降低。
图5 高速情况下的双通道路径，桥梁或隧道入口可见
三亿文库包含各类专业文献、行业资料、幼儿教育、小学教育、中学教育、外语学习资料、生活休闲娱乐、英文翻译39等内容。　
　英语翻译的定义,范例讲解_英语学习_外语学习_教育专区。英语翻译实战讲解第一章 翻译的定义、分类、原则 概述 翻译是科学也是艺术。 然而并不是掌握了两种语言就能做... 　英语翻译_英语学习_外语学习_教育专区。大一上学期英语课后翻译U1 汉译英 1. 你昨晚在晚会上玩得开心吗? (have a great time) Did you have a great time ... 　英语翻译3_英语学习_外语学习_教育专区。英语③翻译 第一单元: 1、 承蒙邀请,不胜荣幸。 (honour) It is a great honour to be invited. 2、听到这个消息,... 　英文翻译_电子/电路_工程科技_专业资料。基于三尾电压的线性电路的介绍。重庆理工大学毕业设计(论文) 文 献 翻 译 学 院 电气与电子工程学院 班级
学生... 　英语翻译_其它语言学习_外语学习_教育专区。成人本科英语课本翻译 Unit11、在传统式教育中,教师可能会觉得学生就是学生,而不是充满个性的人 In of individuals 2、... 　英语翻译_英语学习_外语学习_教育专区。六级翻译1、中国民间艺术与中国哲学统一于“阴阳(yin-yang)生万物”这一理念。 这一理念源于中国原始社会, 是对人类的人生... 　英语翻译经验_英语学习_外语学习_教育专区。考研英语翻译一直是我们在英语复习中最重视的其中之一, 如何做到翻译准确, 完整, 通顺, 是唯一可以参照的标准。 很多时... 　英语翻译2_英语学习_外语学习_教育专区。Unit1 1 害羞会从感觉轻微的不适到高度的焦虑,影响我们我们所做的一切 Shyness can vary from feeling mild discomfort ... 　财务报表英文翻译_财务管理_经管营销_专业资料。资产负债表(一)一、资产 ASSETS 流动资产:CURRENT ASSETS 货币资金 Cash and cash equivalents 结算备付金 Provision...}