快速傅里叶变换在OFDM系统中应用概要.doc

快速傅里叶变换在OFDM系统中的应用大纲
快速傅里叶变换在OFDM系统中的应用大纲
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快速傅里叶变换在OFDM系统中的应用大纲
快速傅里叶变换在 OFDM系统中的应用
李晓亮,王
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三、OFDM系统仿真及解析
现代社会对通信的依赖和要求越来越高，于是设计和开发效率更高的通信系统成了通信工程界不断追求的目标。通信系统的效率，说到底是频谱利用率和功率利用率。特别是在无线通信的情况下，对两个指标的利用率更高，尤其是频谱利用率。于是，各样各样拥有较高频谱效率的通信技术不断被开发出来，OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)是一种特殊的多载波调制技术，它利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率，而且可以抗窄带搅乱和抗多经衰落。OFDM经过多个正交的子载波将串行数据并行传输，可以增大码元的宽度，减少单个码元占用的频带，抵抗多径引起的频率选择性衰落，可以有效战胜码间串扰，降低系统对平衡技术的要求，是支持未来移动通信，特别是移动多媒体通信的主要技术之一。
1OFDM基根源理
一个完整的OFDM系统原理如图1所示。OFDM的基本思想是将串行数据，并行地调制在多个正交的子载波上，这样可以降低每个子载波的码元速率，增大码元的符号周期，提高系统的抗衰落和搅乱能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以特别适合移动场合中的高速传输。
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在发送端，输入的高比特流经过调制映射产生调制信号，经过串并变换变成N条并行的低速子数据流，每N个并行数据组成一个OFDM符号。插入导频信号
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后经快速傅里叶反变换(IFFT)对每个OFDM符号的N个数据进行调制，变成时域信号为：
式中：m为频域上的离散点；n为时域上的离散点；N为载波数目。为了在接收端有效抑制码间搅乱(InterSymbolInterference，ISI)，平时要在每一时域OFDM符号前加上保护间隔(GuardInterval，GI)。加保护间隔后的信号可表示为式(2)，最后信号经并／串变换及D／A变换，由发送天线发送出去。
接收端将接收的信号进行办理，完成准时同步和载波同步。经A／D变换，串并变换后的信号可表示为：
yGI(n)=xGI(n)*h(n)+z(n)+w(n)(3)
然后，在除掉CP后进行FFT解调，同时进行信道估计(依据插入的导频信号)，接着将信道估计值和FFT解调值一同送入检测器进行相干检测，检测出每个子载波上的信息符号，最后经过反响射及信道译码恢复出原始比特流。除掉循环前缀(CP)经FFT变换后的信号可表示为：
式中：H(m)为信道h(n)的傅里叶变换；Z(m)为符号间搅乱和载波间搅乱z(n)的傅里叶变换；W(m)是加性高斯白噪声w(n)的傅里叶变换。
OFDM系统实现模型
利用离散反傅里叶变换(IDFT)或快速反傅里叶变换(IFFT)实现的OFDM系统，如图2所示。
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从OFDM系统的实现模型可以看出，输入已经过调制的复信号经过串／并变换后，进行IDFT或IFFT和并／串变换，然后插入保护间隔，再经过数／模变换后形成OFDM调制后