ofdm技術(shù)中的dqpsk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn)

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1、OFDM技術(shù)中的DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn)1緒論1.1引言隨著通信技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，現(xiàn)代通信傳輸方法有很多種，其中根據(jù)基本通信信道可以分為有線與無線。有線信道的信號(hào)受外界干擾小，但是需要鋪設(shè)傳輸線路，網(wǎng)絡(luò)建立麻煩；而無線信道就剛好克服了這個(gè)缺點(diǎn)，但是由于地面情況復(fù)雜，信道條件惡劣，對(duì)傳輸信號(hào)也會(huì)造成很大的干擾[1]。而網(wǎng)絡(luò)的迅速增長(zhǎng)使人們對(duì)無線通信提出了更高的要求。所以必須采用更先進(jìn)的技術(shù)，克服在無線信道下的多徑衰落，降低噪聲和多徑干擾以及有效利用頻率資源。在這樣的時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)下，OFDM調(diào)制技術(shù)作為新一代無線通信技術(shù)呼之欲出。O

2、FDM是一種高效并行多載波傳輸技術(shù)，它將所傳送的高速串行數(shù)據(jù)分解、調(diào)制到多個(gè)并行的正交子信道中去，因此使得每個(gè)子信道的碼元寬度大于信道時(shí)延擴(kuò)展，再通過對(duì)其加入循環(huán)擴(kuò)展，就可以保證系統(tǒng)不受多徑干擾引起的碼間干擾(ISI)的影響,可以有效對(duì)抗多徑傳播。OFDM技術(shù)由于采用DFT實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制，同時(shí)LSI的發(fā)展解決了IFFT/FFT的實(shí)現(xiàn)問題以及其他關(guān)鍵技術(shù)的突破，OFDM開始向諸多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)化，成為一種很有發(fā)展前途的調(diào)制技術(shù)[2]。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在上個(gè)世紀(jì)60年代就已經(jīng)提出過使用平行數(shù)據(jù)傳輸與頻分復(fù)用(FDM)的相關(guān)概念。在1970

3、年，美國(guó)發(fā)明并且申請(qǐng)了一個(gè)專利，它的思想是使用平行的數(shù)據(jù)與子信道相互重疊的頻分復(fù)用去消除對(duì)高速均衡的依賴，用來抵制沖激噪聲與多徑失真，而且能夠充分的利用帶寬。這一項(xiàng)技術(shù)最先主要用在軍事通信系統(tǒng)。但是在后來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里，OFDM從理論邁向?qū)嵺`的腳步比較緩慢。因?yàn)镺FDM各個(gè)子載波之間是相互正交的，因此可以使用FFT來實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，實(shí)施傅里葉變換設(shè)備的復(fù)雜度，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性和射頻功率放大器的線性要求等諸多因素都成為了OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的限制條件。在二十世紀(jì)80年代，MCM獲得了很大的進(jìn)展，大規(guī)模集成電路使得F

4、FT技術(shù)實(shí)現(xiàn)不再是一個(gè)難題，其它一些難以實(shí)現(xiàn)的問題也都跟著得到了解決，從此，OFDM走進(jìn)了通信領(lǐng)域，逐步邁向高速數(shù)字移動(dòng)通信平臺(tái)[3]。80年代后，OFDM調(diào)制技術(shù)又一次成為了研究焦點(diǎn)。舉例第39頁共40頁OFDM技術(shù)中的DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn)，在有線信道的研究中，Hirosaki在1981年使用DFT完成的OFDM調(diào)制技術(shù)成功試驗(yàn)了16QAM多路并行傳送19.2kbit/s的電話線modempl。到了90年代后，OFDM的應(yīng)用又涉及到了利用單邊帶(SSB)信道與移動(dòng)調(diào)頻進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信，高速數(shù)字用戶環(huán)路(HDSL)，陸地移動(dòng)通信

5、，高清晰度數(shù)字電視(HDTV)，非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路(ADSL)以及陸地廣播等等各種通信系統(tǒng)。由于技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，在二十世紀(jì)90年代時(shí)，OFDM廣泛用在各種數(shù)字傳輸與通信中，例如移動(dòng)無線FM信道、不對(duì)稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)(ADSL)、甚高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)(HDSI)、高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)(HDSL)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、數(shù)字音頻廣播(DAB)系統(tǒng)與HDTV地面?zhèn)鞑ハ到y(tǒng)。在1999這一年里，IEEE802.lla通過了一個(gè)SGHz的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這當(dāng)中的OFDM調(diào)制技術(shù)被采納為物理層標(biāo)準(zhǔn)，使得其傳輸速率可達(dá)到54MbPs，因此可提供25

6、MbPs的無線ATM接口與10MbPs的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，同時(shí)還支持語音、數(shù)據(jù)、以及圖像業(yè)務(wù)。這樣的速率完全能夠滿足室內(nèi)以及室外的各種應(yīng)用場(chǎng)合。與此同時(shí)，歐洲電信組織(ETsl)的寬帶射頻接入網(wǎng)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也把OFDM作為它的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。1.3關(guān)鍵技術(shù)1.3.1同步技術(shù)同步在通信系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的地位。在OFDM系統(tǒng)中，子載波的同步是要發(fā)送端與接收端都使用精確的相同頻率，任何頻率偏差都將會(huì)導(dǎo)致載波間干擾(ICI)，與此同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致相位噪聲的問題，從而使實(shí)際的振蕩器不能夠在一個(gè)準(zhǔn)確的頻率上產(chǎn)生子載波，而是使子載波有一個(gè)隨機(jī)相位抖動(dòng)調(diào)制

7、，結(jié)果使得作為相位的時(shí)間產(chǎn)物的頻率不能是一個(gè)常量，最終在OFDM的接收端產(chǎn)生載波間干擾。波間接收機(jī)正常工作以前，OFDM系統(tǒng)最少要完成兩種同步任務(wù)，其中一個(gè)是時(shí)域同步要求OFDM系統(tǒng)要確定符號(hào)邊界，而且要求提取出最佳采樣時(shí)鐘，從而可以減小載波干擾(ICI)與碼間干擾(ISI)造成的影響。另一個(gè)是頻域同步，要求系統(tǒng)估計(jì)與校正接收信號(hào)的載波偏移。根據(jù)實(shí)現(xiàn)手段的不同，常用的OFDM同步算法主要分為兩類：利用循環(huán)前綴或插入專門的訓(xùn)練序列來實(shí)現(xiàn)同步。OFDM技術(shù)的同步算法研究得比較多，需要根據(jù)具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究，利用各種算法融合進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)也是可行

8、的[4]。第39頁共40頁OFDM技術(shù)中的DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn)1.3.2信道估計(jì)信道估計(jì)是指估計(jì)從發(fā)送天線到接收天線之間無線信道地頻率響應(yīng)。根據(jù)接收到了的經(jīng)過信道影響