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1、
OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基
帶系統(tǒng)仿真
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OFDM 原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)
2、
OFDM 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基帶系統(tǒng)仿真
學(xué) 號(hào): S
專 業(yè):信息與通信工程
學(xué)生姓名:段京京
任課教師:張薇 副教授
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4 月
第 1 章 緒論
1.1 引言
3、
計(jì)算機(jī)技術(shù)、 Internet 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及改變了人類生活方式,這是人類科技的一次革命性的進(jìn)步。隨著人們對(duì)信息量的需
求越來(lái)越多,無(wú)線移動(dòng)通信進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái),國(guó)內(nèi)外移動(dòng)通信技術(shù)有著更快速的發(fā)展,特別是無(wú)線通
信網(wǎng)絡(luò)和 Internet 的結(jié)合,使網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)揮了更大的作用,更加促進(jìn)了 Internet 的發(fā)展和無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的完善,人們的生活方式更加便捷和多樣化,世界發(fā)展更快、更加精彩、更加輝煌。無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)迎來(lái)了又一次偉大的變革。其中,正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)。
在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線信道中,隨著傳
4、輸數(shù)據(jù)率的提高,
多徑衰落和由之引起的碼間串?dāng)_會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能??朔@種
影響的一種方法是采用信道均衡技術(shù),可是隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的
提高,其代價(jià)可能變得無(wú)法接受。正交頻分復(fù)用( OFDM)傳輸技
術(shù)提供了讓數(shù)據(jù)以較高的速率在較大延遲的信道上傳輸?shù)牧硪环N
途徑。 OFDM 技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù),它將串行高速信息數(shù)
據(jù)流變換成為若干路并行低速數(shù)據(jù)流,每路低速數(shù)據(jù)流被調(diào)制在
彼此正交的子載波上構(gòu)成發(fā)送信號(hào)。由于 OFDM 具有較高的頻譜
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5、考
利用率及抗多徑干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),且能夠經(jīng)過(guò) IFFT/FFT 等高效
算法實(shí)現(xiàn),因此當(dāng)前它已成為應(yīng)用最為廣泛的多載波調(diào)制方式。
1.2 OFDM 系統(tǒng)的發(fā)展
上個(gè)世紀(jì) 70 年代, Weinstein 和 Ebert 等人應(yīng)用離散傅里葉變換和快速傅里葉變換創(chuàng)造了一個(gè)完整的多載波傳輸系統(tǒng),叫做正交頻分復(fù)用( OFDM)系統(tǒng)。
正交頻分復(fù)用是一種特殊的多載波傳輸方式 [1] 。正交頻分復(fù)用
技術(shù)應(yīng)用離散傅里葉變換及反變換解決了產(chǎn)生多個(gè)互相正交的子載波和從子載波中恢復(fù)原信號(hào)的問(wèn)題。這就解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和傳輸?shù)膯?wèn)題
6、。應(yīng)用快速傅里葉變換將大大降低多載波傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度。從此以后 OFDM 技術(shù)開始走向?qū)嵱谩?
由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,在二十世紀(jì) 90 年代,
OFDM
廣泛
用干各種數(shù)字傳輸和通信中,如非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路
(ADSL),
ETSI標(biāo)準(zhǔn)的音頻廣播 (DAB)、數(shù)字視頻廣播 (DVB)等[4] 。 1999 年,
IEEE802.ll a 經(jīng)過(guò)了一個(gè) 5GHz 的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),其中, OFDM 調(diào)
制技術(shù)被用作物理層標(biāo)準(zhǔn)
OETSI 的寬帶射頻接入網(wǎng)
(B
7、RAN)的局域
網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也把 OFDM 技術(shù)定為它的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)技,使傳輸速率
可達(dá) 54MbPs?,F(xiàn)在 OFDM 論壇的成員已達(dá) 46 個(gè)會(huì)員,其中 15
個(gè)為主要會(huì)員,中國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)部也加入
OFDM
論壇 [5] 。
, IEEE802.16 經(jīng)過(guò)了無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著
IEEE802.l la
和
BRAN Hyper LAN/2
兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在局域網(wǎng)的應(yīng)用,
OFDM
技術(shù)將會(huì)進(jìn)
一步在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)
8、。
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OFDM 技術(shù)當(dāng)前擁有兩個(gè)不同的聯(lián)盟 :一個(gè)是 OFDM 論壇,主
要協(xié)調(diào)各會(huì)員遞交給 IEEE聯(lián)盟的與 OFDM 技術(shù)有關(guān)的建議 ;另一個(gè)
是寬帶無(wú)線互連網(wǎng)論壇,其開發(fā)了一個(gè)
VOFDM 標(biāo)準(zhǔn)。
OFDM
論壇
已經(jīng)在
IEEE 802.16
無(wú)線
MAN
會(huì)議上向
802.16.3
分會(huì)遞交了物理
層建議,在這個(gè)會(huì)議
9、上除了
CDMA
外,還有許多
OFDM
的建議被
提出。
今后, OFDM 的主要發(fā)展方向是增加傳輸距離、進(jìn)一步提高傳
輸速率,而且與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備兼容。隨著數(shù)字信號(hào)處理和大規(guī)
模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展, OFDM 調(diào)制技術(shù)已經(jīng)漸漸被應(yīng)用到
無(wú)線通信、高清晰度廣播電視等領(lǐng)域 [6] 。
OFDM 調(diào)制技術(shù)的高速率性能是經(jīng)過(guò)提高系統(tǒng)復(fù)雜性為代價(jià)得
到的。該技術(shù)的最大困難是如何使各個(gè)子信道精確同步。
技術(shù)的基礎(chǔ)是各個(gè)子載波必須滿足頻率正交性,如果正交性存在
10、
缺陷,整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)嚴(yán)重下降。隨著數(shù)字信號(hào)處理和鎖相環(huán)
OFDM
( PLL)技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)在能夠精確跟蹤信道沖激響應(yīng)的實(shí)時(shí)變化,均衡碼間干擾的影響。
1.3 OFDM 系統(tǒng)的發(fā)展前景
無(wú)線通信與個(gè)人通信在短短的幾十年間,經(jīng)歷了從模擬通信到
數(shù)字通信,從頻分多址 (FDMA)到碼分多址 (CDMA)的巨大發(fā)展,當(dāng)
前又有新技術(shù)的出現(xiàn),此技術(shù)即為正交頻分復(fù)用( OFDM)。比以
碼分多址( CDMA)為核心的第三代移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用更加完善,
技術(shù)更加先進(jìn),我們將之稱為“第四代移動(dòng)通信技術(shù)”。 OFDM
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