OFDM原理及其应用(论文)

大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与自动化学院专业：电子信息工程学生：指导教师：完成日期：2010年5月26日大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）题目名称OFDM的原理及其应用总计毕业设计（论文）50页表格2个插图14幅OFDM的基本原理及其应用I摘要在现代通信系统中，如何高速和可靠地传输信息成为人们关注的一个焦点。虽然现在数据传输理论和实践已经取得了相当大的进展，但是随着通信的发展，特别是无线通信业务的增长，可以利用的频率资源日趋紧张。OFDM调制技术的出现为实现高效的抗干扰调制技术和提高频带利用率开辟了一条的新路径。正交频分复用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）是当前一种非常热门的通信技术。它即可以被看作是一种调制技术，也可以被看作是一种复用技术。由于它具有抗多径衰落和频谱利用率高的特点，因此被广泛应用于高速数字通信领域，比如应用于IEEE802.11a无线局域网（WLAN）的物理层等等。本文叙述了正交频分复用技术的产生背景、发展历史、基本原理和OFDM系统的实现方法。其中OFDM的原理部分介绍了OFDM的系统组成、调制方式、信道的分配以及使用OFDM技术的优势与不足所在，指出在短波通信中采用OFDM体制需要解决的几个关键性技术。最后总结了OFDM系统的性能特点以及在实际中的应用,并且展望了今后的无线移动技术的发展前景。关键词：正交频分复用；调制；解调；4GOFDM的基本原理及其应用IIAbstractInmoderncommunicationsystem,howtotransmitinformationwithhighspeedreliablelybecomeafocusthatpeoplepayattentionto.Thoughnow,datatransmissiontheoryandpracticehavegottenfairlybigprogress,butalongwiththedevelopmentofcommunication,especiallytheincreaseofwirelesscommunicationbusinessbutwithaviewtowithfrequencyresourcebecometensedaybyday.TheappearanceofOFDMmodulationtechnologyisthemodulationtechnologyofinterferencerejectionthatrealizesefficiencywithraisingtheutilizationrateoffrequencybandhaveopenedupanewroute.Becauseofwirelessenvironmentwheremultipathmaybesignificant,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM),aspecialformofmulticarriermodulation(MCM),whereasingledatastreamistransmittedoveranumberoflowerratesubcarriershasrecentlyreceivedconsiderableattentionforitsrobustnesstomultipathselectivefadingandhighbandwidthefficiency.Itcanbeseenaseitheramodulationtechniqueoramultiplexingtechnique.Thispaperhasnarratedorthogonalityfrequencytodivide,useagainthetechnicalrealizationmethodthatproducesthesystemofbackground,developmenthistory,basicprincipleandOFDM.Inwhich,theprinciplesystemofOFDMthathasintroducedOFDMpartiallyformsandmakesthedistributionofwayandchannelaswellasusesinsufficientplaceandtheadvantageofOFDMtechnology,pointoutinsomecrucialnesstechnologiesthatshortwavesolvesincommunicationwithOFDMsystemneeds.HavesummarizedtheperformancecharacteristicofOFDMsystemaswellastheapplicationinrealityfinally,andhavelookedaheadinthefuturewirelessmovetechnologydevelopprospect.Keywords:OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）；Modulation；Demodulation；4GOFDM的基本原理及其应用III目录第1章绪论..............................................11.1课题背景..............................................11.2课题任务及要求........................................11.3课题内容及安排........................................2第2章OFDM技术的产生背景及发展过程...................32.1OFDM的产生背景.......................................32.2OFDM的发展过程.......................................5第3章OFDM的基本原理...................................93.1OFDM简介.............................................93.2多载波传输............................................133.3正交频分复用..........................................153.3.1基本原理..........................................153.3.2DFT的实现........................................193.3.3OFDM系统组成.....................................203.3.4保护间隔、循环前缀和子载波数的选择................243.3.5调制方式..........................................273.3.6OFDM的信道分配...................................283.4OFDM的关键技术......................................293.4.1同步技术.........................................293.4.2功率峰值与均值比（PARP）的解决...................303.4.3训练序列和导频及信道估计技术.....................313.5OFDM技术的优势......................................323.6OFDM技术的缺陷......................................33OFDM的基本原理及其应用IV第4章OFDM技术在实际中的应用.........................354.1OFDM在ADSL中的应用.................................354.2OFDM在电力线通信中的应用............................364.3OFDM在有线电视网络中的应用..........................384.4OFDM在数字电视中的应用..............................394.5OFDM在数字音频广播中的应用..........................404.6OFDM在第4代(4G)移动通信系统中的应用................414.7OFDM在3.5G宽带无线接入中的应用.....................424.8OFDM在WiMAX无线城域网中的应用......................424.9OFDM在无线局域网中的应用............................43OFDM技术的前景与展望....................................46结束语.....................................................48致谢.....................................................49参考文献..................................................50OFDM的基本原理及其应用1第1章绪论1.1课题背景无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从FDMA到CDMA的巨大发展，目前又有新技术出现，比以CDMA为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”。纵观移动通信的发展史，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6bit/s，最高可达32kbit/s；第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统可以达到10Mbit/s至20Mbit/s。虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上千倍，但是仍无法满足未来多媒体通信的要求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽需求。第四代移动通信系统计划以OFDM(正交频分复用)为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。1.2课题任务及要求介绍OFDM技术的产生，发展以及在科学技术领域的地位和作用，介绍OFDM的原理，具体包括：多载波传输，传统的频分复用，正交频分复用，相关数学表达式，OFDM的系统实现过程，信号的发送与接收步骤，调制与解调的方式，OFDM的信道分配，OFDM技术的优势与缺陷以及相关的改进技术。最后介绍OFDM技术在实际领域中的应用。OFDM的基本原理及其应用21.3课题内容及安排本毕业设计主要叙述了正交频分复用技术的基本原理和OFDM系统的实现方法，通过一些通俗易懂的图形，对正交频分复用（OFDM）的基本原理及其在移动通信中的应用进行了阐述。首先从高的频谱利用率和抗多径衰落出发，先对OFDM优点的基本原理进行了阐述，包括接收机技术和峰均比问题等；然后分析了循环前缀对时间弥散信道所带来的ISI和ICI的消除。最后总结了OFDM系统的性能特点以及在实际中的应用。本文安排如下：第一章：绪论，概述论文写作背景。第二章