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1、 OFDM系統(tǒng)設(shè)計及基 帶系統(tǒng)仿真 1 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考 OFDM 原理與應(yīng)用課程設(shè)計

2、 OFDM 系統(tǒng)設(shè)計及基帶系統(tǒng)仿真 學(xué) 號： 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 2 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考 4 月 第 1 章 緒論 1.1 引言

3、 計算機(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。隨著人們對信息量的需 求越來越多，無線移動通信進(jìn)入了一個快速發(fā)展時期。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，國內(nèi)外移動通信技術(shù)有著更快速的發(fā)展，特別是無線通 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)展和無線移動網(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。無線移動通信技術(shù)迎來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)代移動通信系統(tǒng)的無線信道中，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，其代價可能變得無法接受。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。由于 OFDM 具有較高的頻譜 3 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參

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 IFFT/FFT 等高效 算法實現(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)生多個互相正交的子載波和從子載波中恢復(fù)原信號的問題。這就解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和傳輸?shù)膯栴}

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)過了一個 5GHz 的無線局域網(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 個會員，其中 15 個為主要會員，中國的信息產(chǎn)業(yè)部也加入  OFDM  論壇 [5] 。 ， IEEE802.16 經(jīng)過了無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著  IEEE802.l la  和 BRAN Hyper LAN/2  兩個標(biāo)準(zhǔn)在局域網(wǎng)的應(yīng)用，  OFDM  技術(shù)將會進(jìn) 一步在無線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)

8、。 4 2020 年 4 月 19  日 文檔僅供參考 OFDM 技術(shù)當(dāng)前擁有兩個不同的聯(lián)盟 :一個是 OFDM 論壇，主 要協(xié)調(diào)各會員遞交給 IEEE聯(lián)盟的與 OFDM 技術(shù)有關(guān)的建議 ;另一個 是寬帶無線互連網(wǎng)論壇，其開發(fā)了一個  VOFDM 標(biāo)準(zhǔn)。  OFDM  論壇 已經(jīng)在  IEEE 802.16  無線  MAN  會議上向  802.16.3  分會遞交了物理 層建議，在這個會議

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)過提高系統(tǒng)復(fù)雜性為代價得 到的。該技術(shù)的最大困難是如何使各個子信道精確同步。 技術(shù)的基礎(chǔ)是各個子載波必須滿足頻率正交性，如果正交性存在

10、 缺陷，整個系統(tǒng)的性能會嚴(yán)重下降。隨著數(shù)字信號處理和鎖相環(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)的實時變化，均衡碼間干擾的影響。 1.3 OFDM 系統(tǒng)的發(fā)展前景 無線通信與個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“第四代移動通信技術(shù)”。 OFDM 5 2020 年 4 月 19 日