通過仿真試驗對使用了逐字符和多字符頻域差分檢測OFDM系統的誤碼率性能進行了比較。結果表明：當信道的相干帶寬遠大于多個差分編碼字符的所占帶寬時，多字符頻域差分檢測的性能優于逐字符差分；信道的相干帶寬與多個字符所占帶寬比較接近時，逐字符差分檢測的性能好于多字符差分檢測。
關 鍵 詞 正交頻分復用; 頻域差分; 逐字符差分檢測; 多字符差分檢測
中圖分類號 TN929 文獻標識碼 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，正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系統中傳輸帶寬被劃分為多個窄帶子信道，采用并行傳輸的方式，通過添加保護時隙，抑制由于多徑延遲引起的符號間干擾(Inter Symbol Interference, ISI)。OFDM技術被認為是高速數據傳輸的有效方法[1]。
在多徑衰落信道下，由于信道的時變特性、用戶的快速移動等原因，決定了在某些無線應用環境中，對信道的精確估計較難，要跟蹤相干檢測的參考信號也非常困難，采用差分檢測可以不需要知道參考相位，不需要進行信道估計[2]。差分調制的方案已經被歐洲電信標準組織制定為歐洲地面數字音頻廣播系統的一個標準[3]。在已有的差分檢測方案中，有兩種主要的方式，即逐字符差分檢測和多字符差分檢測，逐字符差分檢測在文獻[4]中已有論述，多字符差分檢測與傳統的逐字符檢測的方法不同，它利用多個接收字符的信息進行差分檢測，性能的提高是以系統實現的復雜度為代價，多字符差分檢測方式主要是基于最大似然序列估計方法(Maximum Likelihood Sequence Estimation, MLSE)和決策反饋差分檢測方法(Decision Feedback Differential Detection, DFDD)，而在加性高斯白噪聲(Additive White Gauss Noise, AWGN)信道下，文獻[5, 6]分別給出了MLSE和DFDD方法的誤碼率性能，文獻[5, 6]中沒有指出在多徑衰落信道中多字符差分檢測的性能如何。在OFDM系統中，差分檢測方式分為時域差分檢測和頻域差分檢測兩種[7, 8]，在OFDM系統中使用多字符差分檢測的性能如何，以上文獻沒有提及。在多徑信道中，本文將通過仿真對使用了頻域差分編碼的OFDM系統進行逐字符和多字符頻域差分檢測的誤碼率性能進行比較。
1 頻域差分檢測OFDM的傳輸過程和信道模型
在本系統中如果設OFDM的子載波數為N，對隨機二進制輸入信息數據，將每個比特的數據組合在一起，映射為符號,j,nia，表示發送的第i個OFDM符號中的第個子載波上差分調制的信息，其中，{12,1nN∈?L為2個可能的差分相位集合中的一個。 j2/2{e|0,1}mmπ=
頻域差分編碼的過程是：將a進行差分編碼，規則為，a，的初始值可以設為c,1,ninicc?=,nic，編碼后再進行串/并變換，每N個為一組分別與對應子載波相乘，這樣即為第i個OFDM符號中的第n個子載波上的調制數據。每個OFDM符號中第n個子載波上的數據生成要利用第(n-1)個子載波上的數據信息。
設OFDM符號時間長度為T，子載波數目為，添加的保護時隙足夠長，可以不考慮信道帶來的符號間干擾(ISI)，對進行串并變換、逆離散傅里葉。