OFDM系统仿真和实现.doc

... ... OFDM 系统的仿真与实现 1. OFDM 系统基本介绍正交频分复用( OFDM ) 技术与已经普遍熟知应用的频分复用( FDM : Frequency Division Multiplexing ) 技术十分相似,与 FDM 基本原理相同, OFDM 把高速的数据流通过串并变换, 分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输,不同的是, OFDM 技术利用了更好的控制方法,使频谱利用率有所提高。 OFDM 与 FDM 的主要差别为以下几方面: 第一: 在常规的广播系统中, 每一个无线站在不同的频率上发送信号, 有效的运用 FDM 来保证每个站点的分隔,广播系统中的每一个站点没有任何的同位或同步;但使用 OFDM 传播技术, 譬如 DAB , 从多个无线站来的信息信号被组合成一个单独的复用数据流, 这些数据是由多个子载波密集打包组成, 然后将在 OFDM 体系中传输,在 OFDM 信号内的所有子载波都是在时间和频率上同步的, 使子载波之间的干扰被严格控制。这些复用的子载波在频域中交错重叠, 但因为调制的正交性且采用循环前缀作为保护间隔, 所以不会发生载波间干扰 ICI ( Inter-Carrier Interference )。第二: 对传统的频分复用( FDM ) 系统而言, 传播的信号需要在两个信道之间存在较大的频率间隔即保护带宽来防止干扰,这降低了全部的频谱利用率;然而应用 OFDM 的子载波正交复用技术大大减少了保护带宽,提高了频谱利用率。如图1 - 1 。在早期时候, 正交频分复用( OFDM ) 系统中, 各子载波采用正交滤波器将信道分成多个子信道, 但要用很多的滤波器, 尤其是当路数增多的时候。 1971 年, Weinstein 及 Ebert 等将 DFT 应用在多载波传输系统中,从而很方便地实现了多路信号的复合和分解。 OFDM 系统的一个重要优点就是可以利用快速傅立叶变换实现调制和解调,从而大大简化系统实现的复杂度。图1-1 FDM 与 OFDM 带宽利用率的比较正交频分复用( OFDM ) 系统是一种特殊的多载波传输方案, 它可以被看作是一种调制技术, 也可以被当作一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干个子比特流, 这样每个子数据流将具有低得多的比特速率, 用这样的低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波, 就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。正交频分复用是对多载波调制( MCM : Multi-Carrier Modulation ) 的一种改进。它的特点是各子载波相互正交, 所以扩频调制后的频谱可以相互重叠,不但减小了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。选择 OFDM 的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落和窄带干扰。在单载波系统中, 一次衰落或者干扰就可以导致整个链路失效, 但是在多载波系统中, 某一时刻只会有少部分的子信道会受到深衰落的影响。... ... 2. OFDM 的基本原理 OFD M 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, 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,