现代调制与调制解调技术

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1、<<现代调制与调制解调技术>>--OFDM系统原理及仿真实现OFDM系统原理及仿真实现一、摘要：OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。OFDM的思想早在60年代就已经提出，由于使用模拟滤波器实现起来的系统复杂度较高，所以一直没有发展起来；70年代，S.B.Weinstein提出用离散傅立叶变换（DFT）实现多载波调制，为OFDM的实用化奠定了理论基础；80年代，L.J.Cimini首先

2、分析了OFDM在移动通信中应用存在的问题和解决方法。从此以后，OFDM在移动通信中的应用才如火如荼地开展起来。二、OFDM系统原理及结构的基本介绍:OFDM系统结构:OFDM调制采用信道编码来抑制多径效应，数据符号映射到一个相应的星座图上(如QPSK，QAM)，结果I(Iraage，虚部)和R(Real，实部)值存储在缓冲器中，并应用IF—FT在正交载波上进行调制，数据被准备发送并被串行化；另外为抵抗多径效应加上一个循环前缀。经过处理的信号被送到天线上发送出去。OFDM的功能模块主要包括以下几部分：前向纠错(ForwardErrorC

3、orrection)：信道编码采用Reed-Solomon码、卷积纠错码、维特比码或TURB0码。交错器：交错器用于降低在数据信道中的突发错误，交错后的数据通过一个串并行转换器，将I、R值映射到一个相应的星座图上。星座图：多载波OFDM被认为优于N个独立的由单载波调制的子频带。星座图将符号映射到相应的星座点上。这一过程产生IR值，它们被滤波并送到IFFT上进行变换。缓冲：用于存储送到IFFT前的IR值。IFFT可快速、高效应用离散傅立叶变换功能并数学生成用于OFDM传输的正交载波。OFDM的核心为IFFT，IFFT调制每一个子信道到高

4、精度的正交载波上，信道化后的数据注入到一个并串缓冲器，串行数据通过DAC变换为发送做准备。并串转换器：用于将并行数据转换为串行数据。循环前缀：循环前缀为单个的OFDM符号个体创建一个保护带，在信噪比边缘损耗中被丢掉可以极大的减少ISI。整形有限激励响应过滤器(Shaper-FIR)用于整形信号。OFDM收发接收机框图OFDM系统原理:1、DFT的实现傅立叶变换将时域与频域联系在一起，傅立叶变换的形式有几种，选择哪种形式的傅立叶变换由工作的具体环境决定。大多数信号处理使用离散傅立叶变换（DFT）。DFT是常规变换的一种变化形式，其中，信

5、号在时域和频域上均被抽样。由DFT的定义，时间上波形连续重复，因此导致频域上频谱的连续重复。快速傅立叶变换FFT仅是DFT计算应用的一种快速数学方法，由于其高效性，使OFDM技术发展迅速。对于比较大的系统来说，OFDM复等效基带信号可以采用离散傅立叶逆变换（IDFT）方法来实现。为了叙述的简洁，对于信号以的速率进行抽样，即令，则得到:(2-1)可以看到等效为对进行IDFT运算。同样在接收端，为了恢复出原始的数据符号，可以对进行逆变换，即DFT得到：(2-2)根据以上分析可以看到，OFDM系统的调制和解调可以分别由IDFT和DFT来代替

6、。通过点的IDFT运算，把频域数据符号变换为时域数据符号,经过射频载波调制之后，发送到无线信道中。其中每个IDFT输出的数据符号都是由所有子载波信号经过叠加而生成的，即对连续的多个经过调制的子载波的叠加信号进行抽样得到的。在OFDM系统的实际运用中，可以采用更加方便快捷的快速傅立叶变换（IFFT/FFT）。点IDFT运算需要实施次的复数乘法，而IFFT可以显著的降低运算的复杂度。对于常用的基-2IFFT算法来说，其复数乘法次数仅为，但是随着子载波个数的增加，这种方法复杂度也会显著增加。对于子载波数量非常大的OFDM系统来说，可以进一步

7、采用基-4的IFFT算法来实施傅立叶变换。2、保护间隔、循环前缀和子载波数的选择应用OFDM的一个重要原因在于它可以有效的对抗多径时延扩展。通过把输入数据流串并变换到个并行的子信道中，使得每一个调制子载波的数据周期可以扩大为原始数据符号周期的倍，因此时延扩展与符号周期的数值比也同样降低倍。为了最大限度的消除符号间干扰，还可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔（GuardInterval）,而且该保护间隔长度一般要大于无线信道中的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。在这段保护间隔内可以不插任何信号，即是一段空

8、白的传输时段。然而在这种情况下，由于多径传播的影响，则会产生载波间干扰（ICI）,即子载波之间的正交性遭到破坏，不同的子载波之间的产生干扰。这种效应可见图21。由于每个OFDM符号中都包括所有的非零子载波信号，而且也可