OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基帶系統(tǒng)仿真

OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基帶系統(tǒng)仿真12020 年 4 月 19 日文檔僅供參考OFDM 原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)OFDM 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基帶系統(tǒng)仿真學(xué)號(hào)： 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22020 年 4 月 19 日文檔僅供參考4 月第 1 章 緒論1.1 引言計(jì)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(duì)信息量的需求越來(lái)越多，無(wú)線移動(dòng)通信進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外移動(dòng)通信技術(shù)有著更快速的發(fā)展，特別是無(wú)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(wú)線移動(dòng)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(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)迎來(lái)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(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線信道中，隨著傳輸數(shù)據(jù)率的提高，多徑衰落和由之引起的碼間串?dāng)_會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。克服這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(jià)可能變得無(wú)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(hào)。由于OFDM 具有較高的頻譜32020 年 4 月 19 日文檔僅供參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(guò)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(gè)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(gè)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(gè)互相正交的子載波和從子載波中恢復(fù)原信號(hào)的問(wèn)題。這就解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和傳輸?shù)膯?wèn)題。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?。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(duì)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(guò)了一個(gè)5GHz 的無(wú)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)(BRAN)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)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?，F(xiàn)在OFDM 論壇的成員已達(dá)46 個(gè)會(huì)員，其中15個(gè)為主要會(huì)員，中國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)部也加入OFDM論壇 5 。， IEEE802.16 經(jīng)過(guò)了無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著IEEE802.l la和BRAN Hyper LAN/2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在局域網(wǎng)的應(yīng)用，OFDM技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)。42020 年 4 月 19日文檔僅供參考OFDM 技術(shù)當(dāng)前擁有兩個(gè)不同的聯(lián)盟:一個(gè)是OFDM 論壇，主要協(xié)調(diào)各會(huì)員遞交給IEEE聯(lián)盟的與OFDM 技術(shù)有關(guān)的建議;另一個(gè)是寬帶無(wú)線互連網(wǎng)論壇，其開發(fā)了一個(gè)VOFDM 標(biāo)準(zhǔn)。OFDM論壇已經(jīng)在IEEE 802.16無(wú)線MAN會(huì)議上向802.16.3分會(huì)遞交了物理層建議，在這個(gè)會(huì)議上除了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(hào)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(wú)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(guò)提高系統(tǒng)復(fù)雜性為代價(jià)得到的。該技術(shù)的最大困難是如何使各個(gè)子信道精確同步。技術(shù)的基礎(chǔ)是各個(gè)子載波必須滿足頻率正交性，如果正交性存在缺陷，整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)嚴(yán)重下降。隨著數(shù)字信號(hào)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(shí)變化，均衡碼間干擾的影響。1.3 OFDM 系統(tǒng)的發(fā)展前景無(wú)線通信與個(gè)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(dòng)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(dòng)通信技術(shù)”。OFDM52020 年 4 月 19 日