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

2、 OFDM 系統(tǒng)設計及基帶系統(tǒng)仿真 學 號： S 專 業(yè)：信息與通信工程 學生姓名：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、 計算機技術、 Internet 網絡的發(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步。隨著人們對信息量的需 求越來越多，無線移動通信進入了一個快速發(fā)展時期。進入 21 世紀以來，國內外移動通信技術有著更快速的發(fā)展，特別是無線通 信網絡和 Internet 的結合，使網絡資源發(fā)揮了更大的作用，更加促進了 Internet 的發(fā)展和無線移動網絡的完善，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。無線移動通信技術迎來了又一次偉大的變革。其中，正交頻分復用（OFDM）技術是其關鍵技術。 在現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的無線信道中，隨著傳

4、輸數(shù)據率的提高， 多徑衰落和由之引起的碼間串擾會嚴重影響系統(tǒng)性能?？朔@種 影響的一種方法是采用信道均衡技術，可是隨著數(shù)據傳輸速率的 提高，其代價可能變得無法接受。正交頻分復用（ OFDM）傳輸技 術提供了讓數(shù)據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 技術是一種多載波調制技術，它將串行高速信息數(shù) 據流變換成為若干路并行低速數(shù)據流，每路低速數(shù)據流被調制在 彼此正交的子載波上構成發(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的優(yōu)點，且能夠經過 IFFT/FFT 等高效 算法實現(xiàn)，因此當前它已成為應用最為廣泛的多載波調制方式。 1.2 OFDM 系統(tǒng)的發(fā)展 上個世紀 70 年代， Weinstein 和 Ebert 等人應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)，叫做正交頻分復用（ OFDM）系統(tǒng)。 正交頻分復用是一種特殊的多載波傳輸方式 [1] 。正交頻分復用 技術應用離散傅里葉變換及反變換解決了產生多個互相正交的子載波和從子載波中恢復原信號的問題。這就解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和傳輸?shù)膯栴}

6、。應用快速傅里葉變換將大大降低多載波傳輸系統(tǒng)的復雜度。從此以后 OFDM 技術開始走向實用。 由于科學技術的快速發(fā)展，在二十世紀 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標準的音頻廣播 (DAB)、數(shù)字視頻廣播 (DVB)等[4] 。 1999 年， IEEE802.ll a 經過了一個 5GHz 的無線局域網標準，其中， OFDM 調 制技術被用作物理層標準  OETSI 的寬帶射頻接入網  (B

7、RAN)的局域 網標準，同時也把 OFDM 技術定為它的調制標準技，使傳輸速率 可達 54MbPs。現(xiàn)在 OFDM 論壇的成員已達 46 個會員，其中 15 個為主要會員，中國的信息產業(yè)部也加入  OFDM  論壇 [5] 。 ， IEEE802.16 經過了無線城域網標準。伴隨著  IEEE802.l la  和 BRAN Hyper LAN/2  兩個標準在局域網的應用，  OFDM  技術將會進 一步在無線數(shù)據傳輸領域做出重大貢獻

8、。 4 2020 年 4 月 19  日 文檔僅供參考 OFDM 技術當前擁有兩個不同的聯(lián)盟 :一個是 OFDM 論壇，主 要協(xié)調各會員遞交給 IEEE聯(lián)盟的與 OFDM 技術有關的建議 ;另一個 是寬帶無線互連網論壇，其開發(fā)了一個  VOFDM 標準。  OFDM  論壇 已經在  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、進一步提高傳 輸速率，而且與現(xiàn)有的網絡設備兼容。隨著數(shù)字信號處理和大規(guī) 模集成電路技術的快速發(fā)展， OFDM 調制技術已經漸漸被應用到 無線通信、高清晰度廣播電視等領域 [6] 。 OFDM 調制技術的高速率性能是經過提高系統(tǒng)復雜性為代價得 到的。該技術的最大困難是如何使各個子信道精確同步。 技術的基礎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)的性能會嚴重下降。隨著數(shù)字信號處理和鎖相環(huán)  OFDM （ PLL）技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)在能夠精確跟蹤信道沖激響應的實時變化，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 前又有新技術的出現(xiàn)，此技術即為正交頻分復用（ OFDM）。比以 碼分多址（ CDMA）為核心的第三代移動通信技術應用更加完善， 技術更加先進，我們將之稱為“第四代移動通信技術”。 OFDM 5 2020 年 4 月 19 日