現代調制與調制解調技術

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1、<<現代調制與調制解調技術>>--OFDM系統(tǒng)原理及仿真實現OFDM系統(tǒng)原理及仿真實現一、摘要：OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術，該技術的基本原理是將高速串行數據變換成多路相對低速的并行數據并對不同的載波進行調制。這種并行傳輸體制大大擴展了符號的脈沖寬度，提高了抗多徑衰落的性能。OFDM的思想早在60年代就已經提出，由于使用模擬濾波器實現起來的系統(tǒng)復雜度較高，所以一直沒有發(fā)展起來；70年代，S.B.Weinstein提出用離散傅立葉變換（DFT）實現多載波調制，為OFDM的實用化奠定了理論基礎；80年代，L.J.Cimini首先分析了OFDM在移動通信中應用存在的

2、問題和解決方法。從此以后，OFDM在移動通信中的應用才如火如荼地開展起來。二、OFDM系統(tǒng)原理及結構的基本介紹:OFDM系統(tǒng)結構:OFDM調制采用信道編碼來抑制多徑效應，數據符號映射到一個相應的星座圖上(如QPSK，QAM)，結果I(Iraage，虛部)和R(Real，實部)值存儲在緩沖器中，并應用IF—FT在正交載波上進行調制，數據被準備發(fā)送并被串行化；另外為抵抗多徑效應加上一個循環(huán)前綴。經過處理的信號被送到天線上發(fā)送出去。OFDM的功能模塊主要包括以下幾部分：前向糾錯(ForwardErrorCorrection)：信道編碼采用Reed-Solomon碼、卷積糾錯碼

3、、維特比碼或TURB0碼。交錯器：交錯器用于降低在數據信道中的突發(fā)錯誤，交錯后的數據通過一個串并行轉換器，將I、R值映射到一個相應的星座圖上。星座圖：多載波OFDM被認為優(yōu)于N個獨立的由單載波調制的子頻帶。星座圖將符號映射到相應的星座點上。這一過程產生IR值，它們被濾波并送到IFFT上進行變換。緩沖：用于存儲送到IFFT前的IR值。IFFT可快速、高效應用離散傅立葉變換功能并數學生成用于OFDM傳輸的正交載波。OFDM的核心為IFFT，IFFT調制每一個子信道到高精度的正交載波上，信道化后的數據注入到一個并串緩沖器，串行數據通過DAC變換為發(fā)送做準備。并串轉換器：用于將

4、并行數據轉換為串行數據。循環(huán)前綴：循環(huán)前綴為單個的OFDM符號個體創(chuàng)建一個保護帶，在信噪比邊緣損耗中被丟掉可以極大的減少ISI。整形有限激勵響應過濾器(Shaper-FIR)用于整形信號。OFDM收發(fā)接收機框圖OFDM系統(tǒng)原理:1、DFT的實現傅立葉變換將時域與頻域聯(lián)系在一起，傅立葉變換的形式有幾種，選擇哪種形式的傅立葉變換由工作的具體環(huán)境決定。大多數信號處理使用離散傅立葉變換（DFT）。DFT是常規(guī)變換的一種變化形式，其中，信號在時域和頻域上均被抽樣。由DFT的定義，時間上波形連續(xù)重復，因此導致頻域上頻譜的連續(xù)重復。快速傅立葉變換FFT僅是DFT計算應用的一種快速數學

5、方法，由于其高效性，使OFDM技術發(fā)展迅速。對于比較大的系統(tǒng)來說，OFDM復等效基帶信號可以采用離散傅立葉逆變換（IDFT）方法來實現。為了敘述的簡潔，對于信號以的速率進行抽樣，即令，則得到:(2-1)可以看到等效為對進行IDFT運算。同樣在接收端，為了恢復出原始的數據符號，可以對進行逆變換，即DFT得到：(2-2)根據以上分析可以看到，OFDM系統(tǒng)的調制和解調可以分別由IDFT和DFT來代替。通過點的IDFT運算，把頻域數據符號變換為時域數據符號,經過射頻載波調制之后，發(fā)送到無線信道中。其中每個IDFT輸出的數據符號都是由所有子載波信號經過疊加而生成的，即對連續(xù)的多個

6、經過調制的子載波的疊加信號進行抽樣得到的。在OFDM系統(tǒng)的實際運用中，可以采用更加方便快捷的快速傅立葉變換（IFFT/FFT）。點IDFT運算需要實施次的復數乘法，而IFFT可以顯著的降低運算的復雜度。對于常用的基-2IFFT算法來說，其復數乘法次數僅為，但是隨著子載波個數的增加，這種方法復雜度也會顯著增加。對于子載波數量非常大的OFDM系統(tǒng)來說，可以進一步采用基-4的IFFT算法來實施傅立葉變換。2、保護間隔、循環(huán)前綴和子載波數的選擇應用OFDM的一個重要原因在于它可以有效的對抗多徑時延擴展。通過把輸入數據流串并變換到個并行的子信道中，使得每一個調制子載波的數據周期可

7、以擴大為原始數據符號周期的倍，因此時延擴展與符號周期的數值比也同樣降低倍。為了最大限度的消除符號間干擾，還可以在每個OFDM符號之間插入保護間隔（GuardInterval）,而且該保護間隔長度一般要大于無線信道中的最大時延擴展，這樣一個符號的多徑分量就不會對下一個符號造成干擾。在這段保護間隔內可以不插任何信號，即是一段空白的傳輸時段。然而在這種情況下，由于多徑傳播的影響，則會產生載波間干擾（ICI）,即子載波之間的正交性遭到破壞，不同的子載波之間的產生干擾。這種效應可見圖21。由于每個OFDM符號中都包括所有的非零子載波信號，而且也可