浅谈OFDM系统的MPSK调制方案

【摘 要】OFDM即正交频分复用技术，是MCM多载波调制的一种。在20世纪80年代，MCM获得了突破性进展。本文介绍一种新的MPSK调制方案。

【关键词】OFDM系统；MCM；MPSK调制方案

一、引言

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM（Multi-CarrierModulat

ion）多载波调制的一种。在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素制约了OFDM技术的实现。经过大量研究，在20世纪80年代，MCM获得了突破性进展。下面就是一种新的MPSK调制方案。

二、OFDM系统的MPSK调制方案

利用矩形MQAM方法只能实施步长m=2的比特分配方法，而利用MPSK则可以传输任意比特数量C∈{0，1，2，3，4，5}，分别对应2PSK、4PSK、8PSK、16PSK以及32PSK。而且MPSK调制方法的另一个好处就是；该调制方案是等能量调制，即不会由于星座点的能量不等而为OFDM系统带来峰均比（PAR）问题。但是其缺点也是显而易见的，即性能不如QAM调制方法好，特别是当M比较大的时候，但是如果把每个子载波的最大化比特数量限制在4比特之内，还是可以得到一定好处的。

1.单用户条件下的性能仿真分析。下图给出了衰落信道中每个子载波的比特分配情况，其中所使用的参数为：子载波个数N=128；总传输比特速率R=512。即平均每个子载波要传输4个比特；当步长m=1时，功率函数f（c）采用MPSK方法中的式子，当步长m=2时，功率函数f（c）采用矩形MQAM调制方法中的式子；误码率要求为Pe=10-4；并且假设Eσ■■=1。下图（a）和（b）中分别给出步长m=1和m=2时，给定总体传输速率的前提下的单用户别特分配情况。从图可以看出，无论步长如何，当子载波的信道增益大时，为该子载波所分配的比特数量也会相应增加。下图中给出MQAM和MPSK两种调制方法中，利用子载波的信道增益选择最佳比特分配算法（OBA），以及采用传统的等比特分配算法（EBA）情况中，给定误码率时，良种OFDM系统所需要的平均每比特信噪比。平均每比特信噪比的定义为：平均每比特信噪比=平均每比特发射功率/N0其中假设N0=1，表示平均噪声功率。而平均每比特发射功率的定义为：平均每比特发射功率=整体发射（包括所有子载波以及所有用户）/每OFDM符号内包含的比特数量。（下面四个波形图均出自OFDM移动通信技术原理与应用）。

根据上述定义可以看到，由于N0以及每OFDM符号内包含的比特数量都是常数，所以可以得知，整体发射功率与平均每比特信噪比是成正比的。（下图出自OFDM移动通信技术原理与应用）

2.小结。上图仿真所采用的参数与上图当中的参数相同，分别采用步长为2的矩形MQAM调制方法步长为1的MPSK调制方法。从图中可以看到，无论何种调制方法，在相同的误码率前提下，OBA方案所需要的平均每比特信噪比都要低于E

BA方案。而且在两种比特分配方案中，MPSK调制所需要的平均每比特信噪比要比MQAM调制中所需要的平均信噪比多3～4个dB左右。单用户情况中，只需要单个用户分配可用的子载波即可，不存在多个用户争取用一个载波的情况。而在多用户情况中，比特分配问题就会变得比较复杂。由于多用户不能共享同意个子载波，因此为一个子载波分配比特实际上就意味着禁止其他的用户再次使用该子载波。当一个用户所期望使用的子载波。由于这种子载波之间的相互联系，就会似的greedy方法可能不在是最佳的。因此与单用户条件相比，解决多用户条件下的比特分配问题要复杂的多。这里限于篇幅，不再详细讨论。

参 考 文 献

[1]佟学检，罗涛.OFDM移动通信技术原理与应用[M].北京：人民邮电出版社

[2]J.C.Tu，J.M.Cioffi.A loading algorithm for the concatenation of

coast codes with multichannel modulation method.In Proceedings of

GLOBECOM’90[P].Aan Diego，CA Dec.1990：1183～1187

[3]数字移动通讯（修订本）[M].北京：人民邮电出版社，2001