OFDM-原理

OFDM-原理目录1绪论...............................................................................................................................11.1OFDM技术的发展............................................................................................11.2OFDM的主要优缺点........................................................................................21.3课题的研究和意义.............................................................................................42OFDM系统的基本原理..............................................................................................52.1OFDM原理简介................................................................................................52.1.10FDM正交调制解调框图.......................................................................62.1.2使用快速傅立叶变换调制解调...............................................................72.1.3循环前缀...................................................................................................82.2OFDM关键技术...............................................................................................113OFDM同步分析........................................................................................................133.1同步的重要性...................................................................................................133.1.1引言.........................................................................................................133.1.2OFDM同步技术的概况........................................................................133.2OFDM系统同步的实现..................................................................................153.2.1最大似然估计频率偏移估计算法.........................................................163.2.2基于导频符号和循环前缀的最大似然定时估计.................................183.2.3利用循环前缀实现符号定界的同步.....................................................203.3小结....................................................................................................................264OFDM系统仿真........................................................................................................284.1OFDM系统仿真的设计..................................................................................284.1.1信源发生器的设计.................................................................................284.1.2QPSK的调制和解调.............................................................................294.1.3插入和去除循环前缀.............................................................................304.1.4FFT/IFFT...............................................................................................304.1.5串/并/串转换.........................................................................................304.2仿真过程...........................................................................................................304.3仿真结果与分析...............................................................................................35总结..............................................................................................................................38致谢...................................................................................................错误!未定义书签。参考文献........................................................................................................................39附录................................................................................................................................401绪论1.1OFDM技术的发展OFDM(Orthogona1FrequencyDivisionMultiplexing)即正交频分复用，是一种多载波数字调制技术，于20世纪60年代就己提出，该技术的特点是易于实现信道均衡，降低了均衡器的复杂性，但由于OFDM技术要求大量的复杂计算和高速存储设备，当时的技术条件达不到，所以仅在一些军用系统中有过应用。第一个OFDM技术的实际应用是军用的无线高频通信链路，由于早期的OFDM系统结构非常复杂，需要使用多个调制解调器，从而限制了它的应用和发展。1971年，Weinstein和Ebert提出了采用离散傅立叶变换来等效多个调制解调器的功能，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化。近年来，由于数字信号处理技术和大规模集成电路技术(VLSI)的发展，制约OFDM技术发展的障碍已不存在。同时，80年代中期以来由于无线通信技术，特别是无线多媒体技术的飞速发展，要求的数据传输速率越来越高。随着传输速率的提高，信道干扰更加严重，采用传统的单载波调制方式，其信道均衡的难度也随之增加，而采用OFDM调制技术可有效地处理信道干扰，提高系统的传输速率，因此倍受瞩目。1995年欧洲电信标准委员会(ETSI)将OFDM作为数字音频广播(DAB)的调制方式，这是第一个以OFDM作为传输技术的标准。欧洲数字视频广播联盟也在1997年采用OFDM作为其地面广播(DVB-T)调制标准。1999年IEEE将OFDM作为其无线局域网标准IEEE802.lla的物理层的调制标准。OFDM和CDMA的结合也被用于宽带CDMA中。目前OFDM技术己经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路(ADSL)、ETSI标准的数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等。正交频分复用技术(OFDM)是一种无线环境下高速传输技术。无线信道的频率响应大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道是非平坦的，也就是具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个子信道上是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，可以大大消除信号波形间的干扰，又由于各子信道的载波间相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样既减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。OFDM技术具有较强的抗信道频率选择性衰落的性能，是抗信道多径的有效方法。随着DSP芯片技术的发展，傅立叶变换/反变换、高速Modem采用的64/128/256QAM技术、栅格编码技术、信道自适应技术、插入保护时段等成熟技术的逐步引入，人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用。OFDM技术由于使用正交重叠的频谱，频谱效率较高，另外还具有抗多径时延、硬件实现简单等优点，目前已基本被公认为Beyond3G的核心技术，尤其是OFDM、多载波作为一项核心技术和其他先进的发送和接收技术的结合，更是今后研究的热点。1.2OFDM的主要优缺点近年来，OFDM系统已经越来越得到人们的关注，其主要原因在于OFDM系统存在如下的主要优点[1]：(1)带宽利用率很高。在传统的并行传输系统中，整个带宽经分割后被送到子信道中，各子信道频带间严格分离，接收端通过带通滤波器虑除带外的信号来接收每个子信道上的数据，频谱利用率低。而OFDM系统中由于各个子载波之间存在正交性，允许子信道的频谱相互混叠，因此与常规的频分复用系统相比，OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源。当子载波个数很大时，系统的频谱利用率趋于2Band/Hz。(2)把高速数据流通过串并转换，调制到每个子载波上进行并发传输，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，有效地减小由于无线信道的时间弥散所带来的ISI。此外，OFDM采用了循环前