基于正交空分复用的多用户调度策略
正交频分复用通信系统设计及其性能研究
正交频分复用通信系统设计及其性能研究 年级: 学号: 姓名: 专业: 指导老师: 二零一五年五月
摘要 由于OFDM技术出现了近四十年的时间，该技术在移动通信上已经得到快速发展。本论文主要研究OFDM系统的应用，介绍了OFDM技术的基本概念和发展历程，并简要阐述OFDM在无线移动技术中的发展前景。在介绍OFDM原理的同时，比较FDM与OFDM 的异同点，认识保护间隔和循环前缀对OFDM的意义，简述OFDM的优势和缺点，了解OFDM的关键技术，研究OFDM频域和时域的波形图，利用加窗技术来提高OFDM的功率谱密度。 关键字：正交频分复用；码间干扰；循环前缀；高斯白噪声
Abstract Because of OFDM technology emerged about forty years, it has developed rapidly in the field of mobile communications,This thesis mainly studies the application of OFDM system, introduces the basic concepts and development of the OFDM technology, besides, the thesis also describes the future development in wireless mobile technology. While introduce the principles of OFDM, comparing the similarities and differences between FDM and OFDM, understanding the significance of protection interval and cyclic prefix in OFDM,I described the advantages and disadvantages of OFDM briefly, and known the key technologies of OFDM,studied the domain waveform figure OFDM frequency domain and time domain, by using the window technology to improve the power spectral density of OFDM. Keywords: OFDM; ISI; CP; WGN
频分复用原理及其应用研究
2015届学士学位论文 频分复用原理及其应用研究
频分复用原理及其应用研究 摘要频分复用(FDM)是通信系统中信号多路复用方式中的一种，本质上是依据频率来分隔信道的。频分复用技术在当今通信领域有着很重要的地位。根据性质和特点的不同频分复用还可以被细分为传统的频分复用(FDM)和正交频分复用(OFDM)。 本论文主要由以下几个部分组成。第一部分介绍频分复用基本原理，系统实现以及其应用特点；第二部分介绍正交频分复用的基本原理及DFT的实现；第三部分主要介绍在实际应用中当载波频率接近时，频谱会发生重叠，传统的频分复用解调效果容易出现失真，正交频分复用由于其载波的正交性特点,在频谱发生重叠时可以保证解调效果；最后通过MATLAB程序中的SIMULINK仿真图来表现正交频分复用的优越之处。 关键词频分复用；正交频分复用；MA TLAB仿真
Frequency division multiplexing principle and its application research Abstract Frequency division multiplexing (FDM) is a kind of signal multiplexing mode in communication system, which is divided by frequency channel essentially. Frequency division multiplexing technology is very widely used in today's communication. Frequency division multiplexing can also be divided into the traditional frequency division multiple(FDM) and orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) depending on the nature and characteristics. This paper consists of the following parts. The basic principle of frequency division multiplexing, system implementation and its application characteristics are introduced in the first part . The basic principle of orthogonal frequency division multiplexing and its realization of DFT are introduced in the second part .Due to its characteristics ,orthogonal frequency division multiplexing can guarantee the demodulation compare with the traditional frequency division multiplexing when the carrier frequency is close to in the practical application, spectrum overlap happens ,which is introduced in the third part .Finally by SIMULINK of MA TLAB simulation diagram to show the superiority of the orthogonal frequency division multiplexing. Keywords Frequency division multiplexing; Orthogonal frequency division Multiplexing ;MA TLAB simulation
正交频分复用
正交频分复用(OFDM)是多载波传输技术之一，近年来受到广泛关注。目前，这项技术已在许多高速信息传输领域得到应用，并且有可能成为下一代蜂窝移动通信系统的物理层传输技术。本讲座将分3讲来介绍OFDM技术的基本原理及其应用。第1讲首先介绍OFDM的基本原理，第2讲介绍OFDM中的相关信号处理技术，第3讲介绍OFDM中的多址方式及其在通信系统中的应用情况。 1 引言 近些年来，以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波传输技术受到了人们的广泛关注。多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流，每个子数据流将具有低得多的比特速率。用这样低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM是多载波传输方案的实现方式之一，在许多文献中，OFDM 也被称为离散多音(DMT)调制。OFDM利用逆快速傅立叶变换(IFFT)和快速傅立叶变换(FFT)来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。除了OFDM方式之外，人们还提出了许多其他的实现多载波调制的方式，如矢量变换方式、基于小波变换的离散小波多音频调制（DWMT）方式等，但这些方式与OFDM相比，实现复杂度相对较高，因而在实际系统中很少采用。 OFDM的思想最早可以追溯到20世纪50年代末期。60年代，人们对多载波调制作了许多理论上的工作，论证了在存在符号间干扰的带限信道上采用多载波调制可以优化系统的传输性能；1970年1月有关OFDM的专利被首次公开发表；1971年，Weinstein和Ebert在IEEE杂志上发表了用离散傅立叶变换实现多载波调制的方法；80年代，人们对多载波调制在高速调制解调器、数字移动通信等领域中的应用进行了较为深入的研究，但是由于当时技术条件的限制，多载波调制没有得到广泛的应用；90年代，由于数字信号处理技术和大规模集成电路技术的进步，OFDM技术在高速数据传输领域受到了人们的广泛关注。今天， OFDM已经在欧洲的数字音视频广播(如DAB和DVB)、欧洲和北美的高速无线局域网系统(如HIPERLAN2、IEEE 802.11a)、以及高比特率数字用户线(如ADSL、VDSL)中得到了广泛的应用。目前，人们正在考虑在基于IEEE 802.16标准的无线城域网、基于IEEE 802.15标准的个人信息网以及未来的下一代无线蜂窝移动通信系统中使用OFDM技术。 OFDM技术得到广泛应用的主要原因在于： (1)OFDM可以有效地对抗多径传播所造成的符号间干扰，其实现复杂度比采用均衡器的单载波系统小很多。 (2)在变化相对较慢的信道上，OFDM系统可以根据每个子载波的信噪比来优化分配每个子载波上传送的信息比特，从而大大提高系统传输信息的容量。 (3)OFDM系统可以有效对抗窄带干扰，因为这种干扰仅仅影响OFDM系统的一小部分子载波。 (4)在广播应用中，利用OFDM系统可实现有吸引力的单频网络。 与传统的单载波传输系统相比，OFDM的主要缺点在于： (1)OFDM对于载波频率偏移和定时误差的敏感程度比单载波系统要高。 (2)OFDM系统中的信号存在较高的峰值平均功率比(PAR)使得它对放大器的线性要求很高。
正交频分复用系统的基本原理和信道估计
正交频分复用系统的基本原理和信道估计 【摘要】下一代无线移动通信系统的目标是支持高质量高速率的移动多媒体业务。无线环境中存在多径衰落、多谱勒频移和信道快速时变等许多不利因素。正交频分复用(OFDM)技术是一种可有效解决多径造成符号间干扰的传输手段。正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。本文详细研究了OFDM系统的基本原理，OFDM系统的信道估计算法。 关键词：OFDM、信道估计 【Abstract】The next generation of wireless mobile communication system is to support high-guality and high-speed mobile multimedia services. multipath fading, Doppler frequency shift and fast time-varying channel, and many other negative factors exist in Wireless environment. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology is an effective solution to erase intersymbol interference transmission which caused by multi-path. This paper researches the basic principle of OFDM system, OFDM system channel estimation, space-time processing technology in the sub-set of technologies and space-time block coding. Keywords: OFDM system, OFDM system channel estimation
正交频分复用(OFDM)原理及其实现.
正交频分复用（OFDM）原理及其实现 高建勤熊淑华 （四川大学电子信息学院成都610064 ） 摘要本文介绍了正交频分复用(OFDM)技术的基本原理，讨论了OFDM系统的实现方法，并简要分析了OFDM系统的性能特点。 关键词正交频分复用（OFDM）调制解调 The Fundamental and Implementation of OFDM Gao Jianqin Xiong Shuhua (College of Electronics & Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064 ) Abstract：In this paper, the principle of OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is firstly introduced, and then its methods to implement are discussed. Finally, the performance properties of OFDM system are given briefly. Key words：Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Modulation Demodulation 1.引言 在现代通信系统中，如何高速和可靠地传输信息成为人们关注的一个焦点。虽然现在数据传输理论和实践已经取得了相当大的进展，但是随着通信的发展，特别是无线通信业务的增长，可以利用的频率资源日趋紧张。OFDM调制技术的出现为实现高效的抗干扰调制技术和提高频带利用率开辟了一条的新路径。OFDM调制技术的应用可以追溯到二十世纪60年代，主要用于军用的高频通信系统，也曾被考虑应用于高速调制解调器。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高
OFDM正交频分复用技术
正交频分复用技术及其应用 摘要：简述了正交频分复用技术的发展及特点，论述了其 原理及实现方法，构建了OFDM系统的实现框图，并进行了计算机仿真。最后介绍了几种典型应用。 关键词：正交频分复用（OFDM）多载波调制 随着通信需求的不断增长，宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一，而网络的迅速增长使人们对无线通信提出了更高的要求。为有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，同时降低系统成本，人们采用了正交频分复用（OFDM）技术。OFDM是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，对高速数字通信量一种非常有潜力的技术。 1 正交频分复用（OFDM）技术的发展 OFDM的概念于20世纪50～60年代提出，1970年OFDM的专利被发表[1]，其基本思想通过采用允许子信道频谱重叠，但相互间又不影响的频分复用（FDM）方法来并行传送数据。OFDM早期的应用有AN/GSC_10（KATHRYN）高频可变速率数传调制解调器等[1]。 在早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的，系统复杂且昂贵。1971年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和解调功能[3]的建议，简化了振荡器阵列以及相关接收机中本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化方案作了理论上的准备。 80年代以后，OFDM的调制技术再一次成为研究热点。例如在有线信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT 完成的OFDM调制技术，试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的电话线MODEM[4]。 1984年，Cimini提出了一种适于无线信道传送数据的OFDM方案[5]。其特点是调制波的码型是方波，并在码元间插入了保护间隙，该方案可以避免多径传播引起的码间串扰。 进入90年代以后，OFDM的应用又涉及到了利用移动调频（FM）和单边带（SSB）信道进行高速数据通信、陆地移动通信、高速数字用户环路（HDSL）、非对称数字用户环路（ADSL）、超高速数字用户环路（VHDSL）、数字声广播（DAB）及高清晰度数字电视（HDTV）和陆地广播等各种通信系统。
正交频分复用技术及其应用
正交频分复用技术及其应用 正交频分复用技术及其应用 摘要：简述了正交频分复用技术的发展及特点，论述了其原理及实现方法，构建了OFDM系统的实现框图，并进行了计算机仿真。最后介绍了几种典型应用。 随着通信需求的不断增长，宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一，而网络的迅速增长使人们对无线通信提出了更高的要求。为有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，同时降低系统成本，人们采用了正交频分复用（OFDM）技术。OFDM是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，对高速数字通信量一种非常有潜力的技术。 OFDM的概念于20世纪50～60年代提出，1970年OFDM的专利被发表[1]，其基本思想通过采用允许子信道频谱重叠，但相互间又不影响的频分复用（FDM）方法来并行传送数据。OFDM早期的应用有AN/GSC_10（KATHRYN）高频可变速率数传调制解调器等[1]。 在早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的，系统复杂且昂贵。1971年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和解调功能[3]的建议，简化了振荡器阵列以及相关接收机中本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化方案作了理论上的准备。 80年代以后，OFDM的调制技术再一次成为研究热点。例如在有线信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM调制技术，试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的电话线MODEM[4]。 1984年，Cimini提出了一种适于无线信道传送数据的OFDM方案[5]。其特点是调制波的码型是方波，并在码元间插入了
频分复用(OFDM)系统的原理
On wireless communication,the high rate and high quality of communication service are required to offer,and OFDM h as the advantage of the high bandwidth efficiency and strong anti-multipath ability ,so OFDM receives widespread atte ntion in recent years. OFDM is actually one kind of multi-carrier modulation .and the main idea of OFDM is Channel will be divided into several subchannels orthogonal,and then turn High-speed data signals into parallel low-speed data-f low , modulation in each of the subchannels on transmission. The design is the use of MATLAB design a structured, modular, graphical simulation software. To provide simulation platform for OFDM technology. OFDM is required to complete the simulation modeling. The major signal mapping, m odulation, and other sub-module . Signal mapping module which is based on the corresponding modulation encoding ea ch bit Table Group into a plural . After string and the conversion of binary data , Road map on each divided into two gr oups a bit, By map the QAM constellation into plural. By using look-up table method QAM constellation is mapped. Q AM constellation is drawn. And modulation or demodulation module can be used to achieve IFFT or FFT . OFDM syst ems are used more coherent demodulation. When receiver data is demodulation, Channel estimation need to correct by the frequency selective fading and sub-carrier frequency offset the random phase shift and the magnitude of the decline. Otherwise, the bit error rate performance is very difficult to achieve practical requirements. Channel estimation is used LMS channel estimation algorithm. Finally additive white Gaussian noise channels of signal-to-noise ratio (SNR) - bit error curves is drawn. KEY WORDS wireless communication, multicarrier modulation, OFDM, Channel Estimation 目录 摘要 I ABSTRACT II 第一章绪论 1 1.1正交频分复用（OFDM）的来源 1 1.2 正交频分复用（OFDM）的研究背景 1 1.2.1 无线通信的发展 1 1.2.2 第4代（4G）无线通信系统 2 1.3正交频分复用（OFDM）的意义 2 1.3.1正交频分复用（OFDM）的优点 2 1.3.2 正交频分复用（OFDM）的不足之处 4 1.4 多载波技术的发展 4 第二章频分复用（OFDM）系统的原理 6 2.1 多载波调制基础 6 2.2 频分复用（OFDM）系统的技术原理 6 2.2.1 OFDM的基本原理 7 2.2.2 信号映射(mapping) 7 2.2.3 OFDM系统的数学模型 11 2.2.4 用DFT实现OFDM的调制与解调 14 2.2.5 FFT/IFFT 14 2.2.6保护间隔和循环前缀 15 2.2.7 交织 17 2.2.8 OFDM的同步技术 17 2.2.9 OFDM系统的重要参数设计 18 第三章 OFDM系统的仿真设计 20 3.1 OFDM的MATLAB仿真 20 3.1.1 MATLAB语言简介 20
正交频分复用技术的发展与应用
正交频分复用技术的发展与应用 摘要：正交频分复用，英文缩写为OFDM，主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，然后调制到在每个子信道上进 行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样做可以减少子信 道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，从而可以消 除符号间的相互干扰。本文分析了主要正交频分复用的原理及使用过程中发现的 优缺点，提出了自己的一些观点。 关键词：多载波调制正交频分复用信道估计 1、正交频分复用的发展史 正交频分复用并不是才发展起来的新技术，其应用已有40余年的历史，在 上个世纪60年代就已经有人提出了使用平行数据传输和频分复用的概念。正交 频分复用是一种特殊的多载波传输方案，它应用离散傅里叶变换和离散傅里叶逆 变换的方法解决了产生多个互相正交的子载波以及从子载波中恢复原信号的问题。这就解决了多载波传输系统发送和传送的难题。应用快速傅里叶变换和快速傅里 叶逆变换更是使多载波传输系统的复杂度大大降低。从此正交频分复用技术开始 走向实用。80年代，集成电路获得了突破性进展，大规模集成电路让快速傅里叶 变换和快速傅里叶逆变换的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困 难也都得到了解决，自此正交频分复用走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移 动通信的领域。90年代，由于技术的可实现性，正交频分复用的应用涉及到了利 用移动调频和单边带信道进行高速数据通信，陆地移动通信，高速数字用户环路，非对称数字用户环路，高清晰度数字电视和陆地移动广播等各种通信系统。1999年，国际电气与电子工程师协会通过了一个的无线局域网标准IEEE802.lla，其中 正交频分复用调制技术被采用为物理层标准，使得传输速率可以达54Mbps。这样，可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，并支 持语音、数据、图像业务。这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合。 2、正交频分复用的工作原理 2.1时域和频域同步。正交频分复用系统对定时和频率偏移敏感，特别是实 际应用中可能与频分多址、时分多址和码分多址等多址方式结合使用时，时域和 频率同步显得尤为重要。与其它数字通信系统一样，同步分为捕获和跟踪两个阶段。在下行链路中，基站向各个移动终端广播式的发同步信号，所以，下行链路 同步相对简单，较易实现。在上行链路中，来自不同移动终端的信号必须同步到 达基站，才能保证子载波间的正交性。基站根据各移动终端发来的子载波携带信 息进行时域和频域同步信息的提取，再由基站发回移动终端，以便让移动终端进 行同步。具体实现时，同步将分为时域同步和频域同步，也可以时频域同时进行 同步了。 2.2信道估计。在正交频分复用系统中，信道估计器的设计主要有两个问题：一是导频信息的选择。由于无线信道常常是衰落信道，需要不断对信道进行跟踪，因此导频信息也必须不断的传送。二是既有较低的复杂度又有良好的导频跟踪能 力的信道估计器的设计。在实际设计中，导频信息选择和最佳估计器的设计通常 又是相互关联的，因为估计器的性能与导频信息的传输方式有关。 2.3信道编码和交织。为了提高数字通信系统性能，信道编码和交织是通常 采用的方法。对于衰落信道中的随机错误，可以采用信道编码；对于衰落信道中 的突发错误，可以采用交织。实际应用中，通常同时采用信道编码和交织，进一