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1、
OFDM系統(tǒng)設(shè)計及基
帶系統(tǒng)仿真
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2020 年 4 月 19 日
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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
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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
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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(shí)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。現(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、。
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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(shí)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
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