OFDM的基本概述.pdf

OFDM 技 术 论 文 1 前言 正交频分复用是一种把高速率的串行数据通过频分复用来实现并行传输的多载波 传输技术。其思想在1966年由R.W.Chang提出，但由于当时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；1971年，Weistein和Ebert提出了用离 散傅立叶变换来实现多载波调制，人们开始研究多载波并行传输系统的数字化实现方 法，将离散傅立叶变换运用到OFDM 的调制解调中，大大简化了多载波技术的实现，为 OFDM 的实用化奠定了基础，但由于当时的数字信号处理技术的限制，OFDM 技术并没有 得到广泛应用；80年代，人们对多载波调制技术在数字移动通信领域中的应用有了较为 深入的研究，L.J.Cimini首先分析了OFDM在移动通信中应用中存在的问题和解决方法， 从此以后OFDM在无线移动通信领域中的应用得到了迅猛的发展；近年来，由于数字信 号处理技术和大规模集成电路的飞速发展，使得当载波数目高达几千时也可以通过专用 芯片来实现其离散傅立叶变换，大大推动了OFDM技术在无线通信环境中的实用化，OFDM 技术在高速数据传输领域受到了人们的广泛关注。国际电工电子工程学会的IEEE802.11 和欧洲电信标准协会的HiperLAN2两大无线局域网标准将正交频分复用作为其物理层关 键技术，第四代移动通信系统也将正交频分复用作为其核心技术。 本论文以正交频分复用的基本原理作为依据，在其基础利用Protel DXP 2004进 行其调制解调电路的设计；利用MATLAB进行其性能的仿真与分析；利用FPGA IPCore 完成FFT 的实现。全文分为七个部分：第一部分进行OFDM 的基本原理简绍；第二部分 利用快速傅里叶变换与快速傅里叶逆变换搭建数学模型进行OFDM 的数学分析；第三部 分对OFDM调制解调系统中的关键技术进行分析与讨论；第四部分在IEEE802.11a物理 层参数的基础上进行OFDM系统的参数设计；第五部分利用Protel DXP 2004进行其调 制解调电路的设计，采用的是FPGA+DUC/DDC方案；第六部分利用MATLAB进行OFDM调 制解调器性能的仿真与分析；第七部分利用FPGA IPCore完成FFT 的实现。 1 第 页 OFDM 技 术 论 文 2 OFDM （正交频分复用）的基本原理 2.1 OFDM （正交频分复用）的引入 移动通信中最难克服的是快衰落所引起的时变特性。快衰落即移动台附近的散射 体 （地形，建筑物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相互叠加，造成接收信号 快速起伏的现象。主要由于多径传播而产生的衰落，由于移动体周围有许多散射、反射 和折射体，引起信号的多径传输，使到达的信号之间相互叠加，其合成信号幅度表现为 快速的起伏变化。如图2.1所示。 图2.1 快衰落根据其现象、原理和成因分为三大类： （1）空间选择性衰落：是指不同的地点、不同的传输路径衰落特性不一样，它是由于 开放型移动无线信道使天线的波束角度产生了扩散以及到达角的起伏所引起的衰落。如 图2.2所示。 2 第 页 OFDM 技 术 论 文 图2.2 （2）频率选择性衰落：是指在不同的频段上衰落特性不一样，它是由于信道在时域上 的时延扩散（时域多径效应）而引起在频域上的选择性衰落。如图2.3所示。 图2.3 （3）时间选择性衰落：是指在不同的时间上衰落特性不一样，它是由于用户的高速移 动在频域引起了多普勒频移，在相应的时域上其波形产生了时间选择性衰落。如图2.4 所示。