逐字符和多字符频域差分OFDM的性能比较

通过仿真试验对使用了逐字符和多字符频域差分检测OFDM系统的误码率性能进行了比较。结果表明：当信道的相干带宽远大于多个差分编码字符的所占带宽时，多字符频域差分检测的性能优于逐字符差分；信道的相干带宽与多个字符所占带宽比较接近时，逐字符差分检测的性能好于多字符差分检测。
关 键 词 正交频分复用; 频域差分; 逐字符差分检测; 多字符差分检测
中图分类号 TN929 文献标识码 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
在无线衰落信道下，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统中传输带宽被划分为多个窄带子信道，采用并行传输的方式，通过添加保护时隙，抑制由于多径延迟引起的符号间干扰(Inter Symbol Interference, ISI)。OFDM技术被认为是高速数据传输的有效方法[1]。
在多径衰落信道下，由于信道的时变特性、用户的快速移动等原因，决定了在某些无线应用环境中，对信道的精确估计较难，要跟踪相干检测的参考信号也非常困难，采用差分检测可以不需要知道参考相位，不需要进行信道估计[2]。差分调制的方案已经被欧洲电信标准组织制定为欧洲地面数字音频广播系统的一个标准[3]。在已有的差分检测方案中，有两种主要的方式，即逐字符差分检测和多字符差分检测，逐字符差分检测在文献[4]中已有论述，多字符差分检测与传统的逐字符检测的方法不同，它利用多个接收字符的信息进行差分检测，性能的提高是以系统实现的复杂度为代价，多字符差分检测方式主要是基于最大似然序列估计方法(Maximum Likelihood Sequence Estimation, MLSE)和决策反馈差分检测方法(Decision Feedback Differential Detection, DFDD)，而在加性高斯白噪声(Additive White Gauss Noise, AWGN)信道下，文献[5, 6]分别给出了MLSE和DFDD方法的误码率性能，文献[5, 6]中没有指出在多径衰落信道中多字符差分检测的性能如何。在OFDM系统中，差分检测方式分为时域差分检测和频域差分检测两种[7, 8]，在OFDM系统中使用多字符差分检测的性能如何，以上文献没有提及。在多径信道中，本文将通过仿真对使用了频域差分编码的OFDM系统进行逐字符和多字符频域差分检测的误码率性能进行比较。
1 频域差分检测OFDM的传输过程和信道模型
在本系统中如果设OFDM的子载波数为N，对随机二进制输入信息数据，将每个比特的数据组合在一起，映射为符号,j,nia，表示发送的第i个OFDM符号中的第个子载波上差分调制的信息，其中，{12,1nN∈−L为2个可能的差分相位集合中的一个。 j2/2{e|0,1}mmπ=
频域差分编码的过程是：将a进行差分编码，规则为，a，的初始值可以设为c,1,ninicc−=,nic，编码后再进行串/并变换，每N个为一组分别与对应子载波相乘，这样即为第i个OFDM符号中的第n个子载波上的调制数据。每个OFDM符号中第n个子载波上的数据生成要利用第(n-1)个子载波上的数据信息。
设OFDM符号时间长度为T，子载波数目为，添加的保护时隙足够长，可以不考虑信道带来的符号间干扰(ISI)，对进行串并变换、逆离散傅里叶。