現(xiàn)代調(diào)制與調(diào)制解調(diào)技術(shù)

《現(xiàn)代調(diào)制與調(diào)制解調(diào)技術(shù)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、<<現(xiàn)代調(diào)制與調(diào)制解調(diào)技術(shù)>>--OFDM系統(tǒng)原理及仿真實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)原理及仿真實現(xiàn)一、摘要：OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，該技術(shù)的基本原理是將高速串行數(shù)據(jù)變換成多路相對低速的并行數(shù)據(jù)并對不同的載波進(jìn)行調(diào)制。這種并行傳輸體制大大擴(kuò)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(jīng)提出，由于使用模擬濾波器實現(xiàn)起來的系統(tǒng)復(fù)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(xiàn)多載波調(diào)制，為OFDM的實用化奠定了理論基礎(chǔ)；80年代，L.J.Cimini首先

2、分析了OFDM在移動通信中應(yīng)用存在的問題和解決方法。從此以后，OFDM在移動通信中的應(yīng)用才如火如荼地開展起來。二、OFDM系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)的基本介紹:OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu):OFDM調(diào)制采用信道編碼來抑制多徑效應(yīng)，數(shù)據(jù)符號映射到一個相應(yīng)的星座圖上(如QPSK，QAM)，結(jié)果I(Iraage，虛部)和R(Real，實部)值存儲在緩沖器中，并應(yīng)用IF—FT在正交載波上進(jìn)行調(diào)制，數(shù)據(jù)被準(zhǔn)備發(fā)送并被串行化；另外為抵抗多徑效應(yīng)加上一個循環(huán)前綴。經(jīng)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(ForwardErrorC

3、orrection)：信道編碼采用Reed-Solomon碼、卷積糾錯碼、維特比碼或TURB0碼。交錯器：交錯器用于降低在數(shù)據(jù)信道中的突發(fā)錯誤，交錯后的數(shù)據(jù)通過一個串并行轉(zhuǎn)換器，將I、R值映射到一個相應(yīng)的星座圖上。星座圖：多載波OFDM被認(rèn)為優(yōu)于N個獨立的由單載波調(diào)制的子頻帶。星座圖將符號映射到相應(yīng)的星座點上。這一過程產(chǎn)生IR值，它們被濾波并送到IFFT上進(jìn)行變換。緩沖：用于存儲送到IFFT前的IR值。IFFT可快速、高效應(yīng)用離散傅立葉變換功能并數(shù)學(xué)生成用于OFDM傳輸?shù)恼惠d波。OFDM的核心為IFFT，IFFT調(diào)制每一個子信道到高

4、精度的正交載波上，信道化后的數(shù)據(jù)注入到一個并串緩沖器，串行數(shù)據(jù)通過DAC變換為發(fā)送做準(zhǔn)備。并串轉(zhuǎn)換器：用于將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。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(hù)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(yīng)過濾器(Shaper-FIR)用于整形信號。OFDM收發(fā)接收機(jī)框圖OFDM系統(tǒng)原理:1、DFT的實現(xiàn)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(shù)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

5、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(fù)，因此導(dǎo)致頻域上頻譜的連續(xù)重復(fù)。快速傅立葉變換FFT僅是DFT計算應(yīng)用的一種快速數(shù)學(xué)方法，由于其高效性，使OFDM技術(shù)發(fā)展迅速。對于比較大的系統(tǒng)來說，OFDM復(fù)等效基帶信號可以采用離散傅立葉逆變換（IDFT）方法來實現(xiàn)。為了敘述的簡潔，對于信號以的速率進(jìn)行抽樣，即令，則得到:(2-1)可以看到等效為對進(jìn)行IDFT運(yùn)算。同樣在接收端，為了恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)符號，可以對進(jìn)行逆變換，即DFT得到：(2-2)根據(jù)以上分析可以看到，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)可以分別由IDFT和DFT來代替

6、。通過點的IDFT運(yùn)算，把頻域數(shù)據(jù)符號變換為時域數(shù)據(jù)符號,經(jīng)過射頻載波調(diào)制之后，發(fā)送到無線信道中。其中每個IDFT輸出的數(shù)據(jù)符號都是由所有子載波信號經(jīng)過疊加而生成的，即對連續(xù)的多個經(jīng)過調(diào)制的子載波的疊加信號進(jìn)行抽樣得到的。在OFDM系統(tǒng)的實際運(yùn)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(yùn)算需要實施次的復(fù)數(shù)乘法，而IFFT可以顯著的降低運(yùn)算的復(fù)雜度。對于常用的基-2IFFT算法來說，其復(fù)數(shù)乘法次數(shù)僅為，但是隨著子載波個數(shù)的增加，這種方法復(fù)雜度也會顯著增加。對于子載波數(shù)量非常大的OFDM系統(tǒng)來說，可以進(jìn)一步

7、采用基-4的IFFT算法來實施傅立葉變換。2、保護(hù)間隔、循環(huán)前綴和子載波數(shù)的選擇應(yīng)用OFDM的一個重要原因在于它可以有效的對抗多徑時延擴(kuò)展。通過把輸入數(shù)據(jù)流串并變換到個并行的子信道中，使得每一個調(diào)制子載波的數(shù)據(jù)周期可以擴(kuò)大為原始數(shù)據(jù)符號周期的倍，因此時延擴(kuò)展與符號周期的數(shù)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(hù)間隔（GuardInterval）,而且該保護(hù)間隔長度一般要大于無線信道中的最大時延擴(kuò)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(hù)間隔內(nèi)可以不插任何信號，即是一段空

8、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(chǎn)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(chǎn)生干擾。這種效應(yīng)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