OFDM 的基本原理 杜岩 （山东大学信息科学与工程学院济南 250100） 1. 引言 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就成了通信工程界不断追求的目标。通信系统的效率，说到底就是频谱利用率和功率利用率。特别是在无线通信的情况下，对这两个指标的要求往往更高，尤其是频谱利用率。由于空间可用频谱资源是有限的，而无线应用却越来越多，使得无线频谱的使用受到各国政府的严格管理并统一规划。于是，各种各样的具有较高频谱效率的通信技术不断被开发出来，OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是目前已知的频谱利用率最高的一种通信系统，它将数字调制、数字信号处理、多载波传输等技术有机结合在一起，使得它在系统的频谱利用率、功率利用率、系统复杂性方面综合起来有很强的竞争力，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。 OFDM是一种多载波传输技术，N个子载波把整个信道分割成N个子信道，N个子信道并行传输信息。OFDM系统有许多非常引人注目的优点。第一，OFDM具有非常高的频谱利用率。普通的FDM系统为了分离开各子信道的信号，需要在相邻的信道间设置一定的保护间隔（频带），以便接收端能用带通滤波器分离出相应子信道的信号，造成了频谱资源的浪费。OFDM系统各子信道间不但没有保护频带，而且相邻信道间信号的频谱的主瓣还相互重叠（见图1.5），但各子信道信号的频谱在频域上是相互正交的，各子载波在时域上是正交的，OFDM系统的各子信道信号的分离（解调）是靠这种正交性来完成的。另外，OFDM 的个子信道上还可以采用多进制调制（如频谱效率很高的QAM），进一步提高了OFDM系统的频谱效率。第二，实现比较简单。当子信道上采用QAM或MPSK调制方式时，调制过程可以用IFFT完成，解调过程可以用FFT完成，既不用多组振荡源，又不用带通滤波器组分离信号。第三，抗多径干扰能力强，抗衰落能力强。由于一般的OFDM系统均采用循环前缀（Cyclic Prefix，CP）方式，使得它在一定条件下可以完全消除信号的多径传播造成的码间干扰，完全消除多径传播对载波间正交性的破坏，因此OFDM系统具有很好的抗多径干扰能力。OFDM的子载波把整个信道划分成许多窄信道，尽管整个信道是有可能是极不平坦的衰落信道，但在各子信道上的衰落却是近似平坦的（见图1.6），这使得OFDM系统子信道的均衡特别简单，往往只需一个抽头的均衡器即可。 当然，与单载波系统比，OFDM也有一些困难问题需要解决。这些问题主要是：第一，同步问题。理论分析和实践都表明，OFDM系统对同步系统的精度要求更高，大的同步误差不仅造成输出信噪比的下降，还会破坏子载波间的正交性，造成载波间干扰，从而大大影响系统的性能，甚至使系统无法正常工作。第二，OFDM信号的峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）往往很大，使它对放大器的线性范围要求大，同时也降低了放大器的效率。OFDM在未来通信系统中的应用，特别是在未来移动多媒体通信中的应用，将取决于上述问题的解决程度。 OFDM技术已经或正在获得一些应用。例如，在广播应用中欧洲的ETSI（European Telecommunication Standard Institute，欧洲电信标准学会）已经制定了采用OFDM技术的数
基于FPGA的OFDM系统设计与实现 建立了一个基于FPGA的可实现流水化运行的OFDM系统的硬件平台，包括模拟前端、基于FPGA的OFDM调制器和OFDM 解调器。重点给出了OFDM调制解调器的实现构架，对FPGA实现方法进行了详细的描述，介绍了系统调试方法，并对系统进行了性能评价。 近年来, 随着数字信号处理(DSP) 和超大规模集成电路(VLSI) 技术的发展, 正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的应用有了长足的进步和广阔的发展前景。IEEE802.11a中就将正交频分复用作为物理层的传输技术；欧盟在数字音频广播(DAB)、地面数字视频广播(DVB2T)、高清晰度电视(HDTV)以及2003年4月公布的无线城域网(WMAN)802.16a等研究中都使用了正交频分复用技术作为信道的传输手段。在正交频分复用技术逐渐成熟的今天, 如何降低通信系统的成本, 使之更广泛地应用于数传系统中, 已成为正交频分复用研究的热点。本文基于802.16a协议的原理架构，本着小成本、高效率的设计思想，建立了一个基于FPGA的可实现流水化运行的 OFDM系统的硬件平台，包括模拟前端及OFDM调制器及OFDM 解调器，用来实现OFDM的远距离无线传输系统。 1 模拟前端 模拟前端主要包括发送端DA模块、接收端AD模块和射频模块。 发送端DA模块主要由XILINX公司的FPGA－XC2V1000芯片和数模转换芯片AD9765、滤波器和放大器构成，基带处理调制后数据在控制时钟同步下送入FPGA进行降峰均比等算法的处理，然后经过交织将其送入AD9765进行数模转换并上变频到70MHz，输出的模拟信号再经声表滤波器后放大进入下一级射频模块。发送端DA模块硬件结构框图如图1所示。
OFDM基础理论的数学表达与解析 王海舟 10/10/2016
目录 摘要 (3) 第一章、概述 (4) 第二章、OFDM技术基础理论 (4) 2.1芝诺悖论的哲学来源与泰勒级数 (4) 2.2三角级数和三角函数的正交性 (5) 2.3周期函数的傅里叶级数的表达 (6) 2.4欧拉公式 (8) 2.5非周期连续函数的傅里叶积分变换 (10) 2.6傅里叶变换的时移特性 (11) 2.7单位脉冲函数及其筛选特性 (12) 2.8卷积积分和卷积定理 (14) 2.9奈奎斯特准则和数字滤波初步 (15) 2.10OFDM技术的实现 (17) 第三章、OFDM技术基础理论学习的意义 (18)
摘要 以OFDM技术为基础的LTE通信网络，经过近3年来的高速发展，网络的建设规模方面已经超过GSM网络。4G的Volte语音业务替代2G的步伐也正在加快，而移动数据业务的发展更是一日千里，成为各个运营商竞争的最重要的战场。更何况OFDM技术仍将在未来的5G网络中起着技术基石的作用。 我们知道，2G网络历经了10年以上的发展，大批现场工程师得到了充足的培训，同时又拥有长期的实战经验，因而在网络优化工作中得心应手。相比而言，LTE网络在短时间的发展，致使我们面临短缺具备一定深度基础理论知识的网络优化工程师的情况；尽管工程师能够从多个方面能够取得一些培训，但由于缺少连贯的理论知识对接，这些培训远远不能支持专业的工程师走的更远、走的更深入。面对这样的困境，本人对OFDM技术要点进行理论梳理，从浩瀚的高等数学、工程数学、通信理论的知识海洋中，颉取最简理论线路，创新进行理论关联和演进的串接，不仅令工程师能够夯实最基础的理论，而且用最简捷的数学理论途径，达到深入理解OFDM技术。 关键词： OFDM、泰勒级数、欧拉公式、傅里叶变换、单位脉冲函数、卷积积分、数字滤波。
课程设计 。 课程设计名称：嵌入式系统课程设计 专业班级： 07级电信1-1 学生姓名：__王红__________ 学号：_____107_____ 指导教师：李国平，陈涛，金广峰，韩琳 课程设计时间：— |
1 需求分析 运用模拟角度调制系统的分析进行频分复用通信系统设计。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调制后的信号s(t)。该信号经过信道后，接收到的信号r(t)经过模／数变换，去掉保护间隔，以恢复子载波之间的正交性，再经过串／并变换和DFT或FFT后，恢复出OFDM的调制信号，再经过并／串变换后还原出输入符号 2 概要设计 1.简述OFDM通信系统的基本原理 2.简述OFDM的调制和解调方法 3.概述OFDM系统的优点和缺点 4.基于MATLAB的OFDM系统的实现代码和波形 ： 3 运行环境 硬件：Windows XP 软件:MATLAB 4 详细设计 OFDM基本原理 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干扰能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以非常适合移动场合中的高速传输。
在发送端，输入的高比特流通过调制映射产生调制信号，经过串并转换变成N条并行的低速子数据流，每N个并行数据构成一个OFDM符号。插入导频信号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 式1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干扰(InterSymbol Interference，ISI)，通常要在每一时域OFDM符号前加上保护间隔(Guard Interval，GI)。加保护间隔后的信号可表示为式，最后信号经并／串变换及D／A转换，由发送天线发送出去。 式 接收端将接收的信号进行处理，完成定时同步和载波同步。经A／D转换，串并转换后的信号可表示为：
OFDM技术的基本原理1 OFDM技术的基本原理 在传统的多载波通信系统中，整个系统频带被划分为若干个互相分离的子信道(载波)。载波之间有一定的保护间隔，接收端通过滤波器把各个子信道分离之后接收所需信息。这样虽然可以避免不同信道互相干扰，但却以牺牲频率利用率为代价。而且当子信道数量很大的时候，大量分离各子信道信号的滤波器的设置就成了几乎不可能的事情。 上个世纪中期，人们提出了频带混叠的多载波通信方案，选择相互之间正交的载波频率作子载波，也就是我们所说的OFDM。这种“正交”表示的是载波频率间精确的数学关系。按照这种设想，OFDM既能充分利用信道带宽，也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。OFDM是一种特殊的多载波通信方案，单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流，每个码流都用一个子载波发送。OFDM不用带通滤波器来分隔子载波，而是通过快速傅立叶变换(FFT)来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。 OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。 OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而
基于matlab的ofdm系统设计与仿真
摘要 OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。其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，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。 本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。
第一章 ODMF 系统基本原理 1.1多载波传输系统 多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这样每个子数据流将具有较低的比特速率。用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。在单载波系统中，一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效，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衰落或者干扰的影响。图1－1中给出了多载波系统的基本结构示意图。 图1-1多载波系统的基本结构 多载波传输技术有许多种提法，比如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM)，这3种方法在一般情况下可视为一样，但是在OFDM 中，各子载波必须保持相互正交，而在MCM 则不一定。 1.2正交频分复用 OFDM 就是在FDM 的原理的基础上，子载波集采用两两正交的正弦或余弦函数集。函数集{t n ωcos }， {t m ωsin } (n,m=0,1,2…)的正交性是指在区间(T t t +00,)内有正弦函数同理：)0()()(2/0cos *cos 00===≠?? ???=? +m n m n m n T T tdt m t n T t t ωω 其中ωπ2=T （1-1）
OFDM 的基本原理及其简单应用 摘要：本文主要介绍OFDM 的一些基本原理，并对OFDM 的一些优缺点进行了说明。正交频分复用（OFDM ）是一种特殊的多载波数字调制技术，OFDM 技术不像常规的单载波技术，而是在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。介绍了OFDM 的基本原理的同时展望了OFDM 标准化和在第四代移动通信系统的应用。 关键词：OFDM ，DFT/IDFT ，多载波调制，数字通信 中图分类号：TN911 文献标致码：A Basic Principles and Simple Applications Of OFDM （Xi’an university of science and technology Communication and Information Systems Institute shanxi xi ’an 710054） Abstract ：In this article ，the principle of OFDM are introduced and OFDM are described some of the advantages and disadvantages. OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) is a special digital modulation technology of multi-carriers. Unlike normal single carrier technology , OFDM can transmit a number of data streams simultaneously through its sub- carriers which are orthogonal. In the end, highlighted the standardization of OFDM and its applications in 4G mobile communication system. Key W ords ：OFDM ，DFT/IDFT ，Multi-carrier modulation ，Digital communications 0.引言 随着移动通信和数据通信的飞速发展，移动用户对业务种类和通信速率的要求不断提高，正交频分复用（OFDM ）具有高的频谱利用率、良好的抗多径干扰能力和抗短时间突发噪声（称为脉冲噪声）的能力，它可以增加系统容量，同时能更好地满足多媒体通信的要求。OFDM 是多载波调制（MCM ）或离散多音频（DMT ）的一种特殊形式，是一类多载波并行调制的体制，一种带宽有效性较高的调制技术，并可以对抗时延扩展多径和脉冲噪声等信道干扰。它的一些主要特点是： （1）为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。 （2）各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全的分离各路信号。 （3）每路子载波的调制是多进制调制。 （4）每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制。 1.OFDM 的基本原理 1.1 多载波的基本原理 多载波就是把传输的宽带分成许多窄带子载波来并行传输，多载波可以在有限的无线传播带宽中获得更高的传输速率。在单载波体制的情况下，码元持续时间T 很短，但占用带宽B 很大，由于信道特性不理想，产生码间串扰。采用多载波后码元持续时间S T N T ，码间串扰将得到改善。
南华大学电气工程学院 《通信原理课程设计》 设计题目： OFDM调制解调系统的设计 专业：电子信息工程 学生姓名: 谭晓倩学号: 20114470203 起迄日期: 2014年5月24日—2014年6月6日指导教师:李圣 系主任：陈忠泽
《通信原理课程设计》任务书 III
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附件二： 《通信原理课程设计》设计说明书格式 一、纸张和页面要求 A4纸打印；页边距要求如下：页边距上下各为2.5 厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 二、说明书装订页码顺序 (1)任务书 (2)论文正文：包括中英文摘要、目录、绪论、方案设计、硬软件设计调试（仿真过程设计及调试）、分析结论 (3)参考文献（5篇以上），(4)附录 三、课程设计说明书撰写格式 见范例 设计任务及指标(黑体四号) ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号) 1☆☆☆☆(黑体四号) 正文……(首行缩进两个字，宋体小四号) 1.1（空一格）☆☆☆☆☆☆(黑体小四号) 正文……(首行缩进两个字，宋体小四号) 1.2 ☆☆☆☆☆☆、☆☆☆ 正文……(首行缩进两个字，宋体小四号) 2 ☆☆☆☆☆☆ (黑体四号) 正文……(首行缩进两个字，宋体小四号) 2.1 ☆☆☆☆、☆☆☆☆☆☆，☆☆☆(黑体小四号) 正文……(首行缩进两个字，宋体小四号) 2.1.1☆☆☆，☆☆☆☆☆，☆☆☆☆ (楷体小四号) 正文……(首行缩进两个字，宋体小四号) （1）…… ①…… V
5结论(黑体四号) ☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号) 图1. 工作波形示意图(图题，居中，宋体五号) 参考文献(黑体四号、顶格) 参考文献要另起一页，一律放在正文后，不得放在各章之后。只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料，作者只写到第三位，余者写“等”，英文作者超过3人写“et al”。 几种主要参考文献著录表的格式为： ⑴专(译)著：[序号]著者.书名（译者）[M].出版地：出版者，出版年：起~止页码. ⑵期刊：[序号]著者.篇名[J].刊名，年，卷号（期号）：起~止页码. ⑶论文集：[序号]著者.篇名[A]编者.论文集名[C] .出版地：出版者，出版者. 出版年：起~止页码. ⑷学位论文：[序号]著者.题名[D] .保存地：保存单位，授予年. ⑸专利文献：专利所有者.专利题名[P] .专利国别：专利号，出版日期. ⑹标准文献：[序号]标准代号标准顺序号—发布年，标准名称[S] . ⑺报纸：责任者.文献题名[N].报纸名，年—月—日（版次）. 附录（居中,黑体四号） ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（首行缩进两个字，宋体小四号。另起一页。附录的有无根据说明书（设计）情况而定，内容一般包括正文内不便列出的冗长公式推导、符号说明（含缩写）、计算机程序、整体原理图、印制电路板图等。) VI
通信系统综合设计 报告 题目：OFDM系统原理及其实现 学部： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 撰写日期：
目录 第一章................................................... 错误!未定义书签。 要求................................................. 错误!未定义书签。 系统基本原理及基本模块............................... 错误!未定义书签。 设计思路......................................... 错误!未定义书签。 系统基本模块..................................... 错误!未定义书签。第二章................................................... 错误!未定义书签。 编程思路及框架....................................... 错误!未定义书签。 信道编码映射..................................... 错误!未定义书签。 串并/并串变换.................................... 错误!未定义书签。 调制解调......................................... 错误!未定义书签。 添加/取出循环前缀................................ 错误!未定义书签。第三章................................................... 错误!未定义书签。 实验结果............................................ 错误!未定义书签。 码率计算：....................................... 错误!未定义书签。 试验结果......................................... 错误!未定义书签。总结..................................................... 错误!未定义书签。附录..................................................... 错误!未定义书签。 第一章 要求 仿真实现OFDM调制解调，在发射端，经串/并变换和IFFT变换，加上保护间隔（又称“循环前缀”），形成数字信号，通过信道到达接收端，结束端实现反变换，进行误码分析。
移动通信系统课程设计报告 OFDM系统仿真 —— 目录 移动通信系统课程设计报告 (1) (一)题目要求： (2) (二)相关原理： (2) 1)OFDM： (2) 2)QPSK调制： (3) 3)导频与均衡： (3) 4)循环前缀： (3) 5)分组交织： (4) (三)基本思路： (4) (四)结果： (10) 1)软解码与硬解码情况下不同信噪比的误码率： (10) 2)不同信噪比下译码相位图： (11) (五)总结体会： (12) (六)分工合作： (13) (七)程序代码： (13)
(一)题目要求： 1)OFDM128路传输； 2)QPSK调制 3)AWGN信道 4)3径或4径瑞利衰落信道 (二)相关原理： 1)OFDM： 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，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，这样可以减少子信道 之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的 相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以 消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽 的一小部分，信道均衡变得相对容易。
2) QPSK 调制： 将每两个相连比特组在一起形成双比特码元，它的四种状态用4个不同的相位表示； 3) 导频与均衡： 在OFDM 信息序列中插入已知的导频序列()x n ，通过信道后将其提取得()y n ，做频域除法得传输函数[][]z =[] Y z H X z ，再通过线性插值后得到每个信道频率响应，均衡滤波传输函数[]1E [] z H z =； 4) 循环前缀： 循环前缀(Cyclic Prefix, CP)是将OFDM 符号尾部的信号搬移到头部构成的。用来消去码间干扰，通常取长度g T τ≥（τ为信道冲激响应持续时间）
OFDM的基本原理剖析 1 从FDM到OFDM 早期发展的无线网络或移动通信系统，是使用单载波调制(Single-carrier Modulation)技术，单载波调制是将要传送的信号(语音或数据)，隐藏在一个载波上，再藉由天线传送出去。信号若是隐藏于载波的振幅，则有AM、ASK调制系统；信号若是隐藏于载波的频率，则有FM、FSK调制系统；信号若是隐藏于载波的相位，则有PM、PSK调制系统。 使用单载波调制技术的通讯系统，若要增加传输的速率，所须使用载波的带宽必须更大，即传输的符元时间长度(Symbol Duration)越短，而符元时间的长短会影响抵抗通道延迟的能力。若载波使用较大的带宽传输时，相对的符元时间较短，这样的通讯系统只要受到一点干扰或是噪声较大时，就可能会有较大的误码率(Bit Error Ratio, BER)。 为降低解决以上的问题，因此发展出多载波调制(Multi-carrier Modulation)技术，其概念是将一个较大的带宽切割成一些较小的子通道(Subchannel)来传送信号，即是使用多个子载波(Subcarrier)传来送信号，利用这些较窄的子通道传送时，会使子通道内的每一个子载波的信道频率响应看似平坦，这就是分频多任务(Frequency Division Multiplexing, FDM)观念。 因为带宽是一个有限的资源，若频谱上载波可以重迭使用，那就可以提高频谱效率(Spectrum Efficiency,η)，所以有学者提出正交分频多任务(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的技术架构。FDM与OFDM两者最大的差异，在OFDM系统架构中每个子信道上的子载波频率是互相正交，所以频谱上虽然重迭，
O F D M系统设计及基带系 统仿真 Revised by Jack on December 14,2020
OFDM原理与应用课程设计 OFDM系统设计及基带系统仿真 学号： 专业：信息与通信工程 学生姓名：段京京 任课教师：张薇副教授 2016年4月 第1章绪论 引言 计算机技术、Internet网络的发展与普及改变了人类生活方式，这是人类科技的一次革命性的进步。随着人们对信息量的需求越来越多，无线移动通信进入了一个快速发展时期。进入21世纪以来，国内外移动通信技术有着更快速的发展，特别是无线通信网络和Internet的结合，使网络资源发挥了更大的作用，更加促进了Internet的发展和无线移动网络的完善，人们的生活方式更加便捷和多样化，世界发展更快、更加精彩、更加辉煌。无线移动通信技术迎来了又一次伟大的变革。其中，正交频分复用（OFDM）技术是其关键技术。 在现代移动通信系统的无线信道中，随着传输数据率的提高，多径衰落和由之引起的码间串扰会严重影响系统性能。克服这种影响的一种方法是采用信道均衡技术，但是随着数据传输速率的提高，其代价可能变得无法接受。正交频分复用（OFDM）传输技术提供了让数据以较高的速率在较大延迟的信道上传输的另一种途径。OFDM技术是一种多载波调制技术，它将串行高速信息数据流变换成为若干路并行低速数据流，每路低速数据流被调制在彼此正交的子载波上构成发送信号。由于OFDM具有较高的频谱利用率及抗多径干扰能力强的优点，且能够通过IFFT/FFT等高效算法实现，因此目前它已成为应用最为广泛的多载波调制方式。 OFDM系统的发展 上个世纪70年代，Weinstein和Ebert等人应用离散傅里叶变换和快速傅里叶变换创造了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。
1.OFDM调制/解调 1.1.概述 1.1.1.OFDM调制基本原理 如图OFDM调制的过程就是将待发送的多个数据分别与多路子载波相乘合成基带复信号s(t)的过程，而OFDM解调的过程就是由复信号s(t)求解傅立叶系数的过程。复信号s(t)是时域信号，而傅立叶系数就是频域的数据。需要明确的是：对于OFDM调制来讲，输入的数据是频域数据，而输出是S(t)就是时域数据；对于OFDM解调来讲，输入的s(t)是时域信号，而输出的数据就是频域数据。当使用IDFT/DFT实现OFDM调制/解调的时候，IDFT的输入是频域数据，输出是时域数据；DFT的输入是时域数据，输出是频域数据。 基于快速离散傅里叶变换的产生和接收OFDM信号原理：在发射端，输入速率为Rb的二进制数据序列先进行串并变换，将串行数据转化成N个并行的数据并分配给N个不同的
子信道，此时子信道信号传输速率为Rb/N。N路数据经过编码映射成N个复数子符号Xk。(一个复数子符号对应速率为Rb的一路数据)随后编码映射输出信号被送入一个进行快速傅里叶逆变换IFFT的模块，此模块将频域内N个复数子符号Xk变换成时域中2N个实数样值Xk。（两个实数样值对应1个复数子符号，即对应速率为Rb的一路数据）由此原始数据就被OFDM按照频域数据进行处理。计算出的IFFT变换之样值，被一个循环前缀加到样值前，形成一个循环扩展的OFDM信息码字。此码字在此通过并串变换，然后按照串行方式通过D/A和低通滤波器输出基带信号，最后经过上变频输出OFDM信号。 1.1. 2.OFDM的优缺点 1.1. 2.1.OFDM优点 1.1. 2.1.1.频谱效率高 由于FFT处理使各个子载波可以部分重叠，因为理论上可以接近乃奎斯特极限。以OFDM 为基础的多址技术OFDMA（正交频分多址）可以实现小区内各用户之间的正交性，从而避免用户间干扰。这使OFDM系统可以实现很高的小区容量。 1.1. 2.1.2.带宽扩展性强 由于OFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波数量，因此OFDM系统具有很好的带宽扩展性。小到几百kHz,大到几百MHz，都很容易实现。尤其是随着移动通信宽带化（将由5MHz增加到最大20MHz）,OFDM系统对大带宽的有效支持，称为其相对于单载波技术的“决定性优势”。 1.1. 2.1. 3.抗多径衰落 由于OFDM将宽带传输转化为很多子载波上的窄带传输，每个子载波上的信道可以看做水平衰落信道，从而大大降低了接收机均衡器的复杂度。相反，单载波信号的多径均衡的复杂度随着宽带的增大而急剧增加，很难支持较大的带宽（如20MHz）。
目录 OFDM技术及其应用 (3) 摘要 (3) Abstract (4) 前言 (5) 第1章OFDM技术 (6) 第1节OFDM基本原理简介 (9) 第2节OFDM的算法理论与基本系统结构 (10) 第3节OFDM技术特点 (13) 第4节OFDM技术突出的地方 (14) 第5节OFDM的技术优点 (15) 第6节OFDM的两个缺陷 (15) 第2章OFDM技术在各个领域中的应用 (17) 第1节高清晰度数字电视广播 (17) 第2节无线局域网 (17) 第3节宽带无线接入 (18) 第4节3G CDMA的新概念 (19) 第3章OFDM技术在设备制造和运行中的优势 (21) 第4章下一代移动通信系统中的OFDM技术 (24) 第5章OFDM技术的应用现状与前景 (29)
小结 (33) 致谢 (34) 参考文献 (35) 结束语 (36)
OFDM技术及其应用 摘要 OFDM技术是一种多载波调制技术，最初用于军事通信，由于采用DFT实现多载波调制，同时LSI的发展解决了IFFT/FFT的实现问题以及其他关键技术的突破，OFDM开始向诸多领域的实际应用转化，现在成为一种很有发展前途的调制技术。本文首先分析了OFDM的基本原理，并说明其技术优点和缺点，然后提及有关OFDM技术发展方面的一些信息。现在，OFDM在许多领域取得成功应用，这里对有关无线局域网中的OFDM应用现状作了简要说明，对OFDM的应用前景也作了展望。 关键词：正交频分复用（OFDM），原理，特点，发展，应用
Abstract Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is a kind of technology of Multi-Carrier Modulation(MCM).Depending on Discrete Fourier Transform( DFT) to realize MCM and the quick development of Large Scale Integration( LSI) to solve the question of the solution of IFFT/FFT,OFDM began to be using practically in many fields and is becoming a prosperous MCM-technique.In this paper,firistly the principles of OFDM are analyzed and its characters(merit and defect) are reviewed,then some information about the development of OFDM is introduced.At current time,OFDM has succeeded in many fields, given an example,the present situation of using OFDM on wireless local area net is stated,finally the prospect of using OFDM is imaged. Keywords:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM);Character;Devel opment;Present Situation and Prospect of Application
基于MATLAB的OFDM通信系统仿真
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
目录 摘要 .................................................................... IV Abstract................................................................... V 第一章绪论 .. (1) 1.1引言 (1) 1.2研究背景和意义 (2) 1.2.1 OFDM技术发展现状 (2) 1.2.2 OFDM仿真技术的研究现状 (3) 1.3OFDM技术的特点 (4) 1.4本文的主要内容 (5) 第二章 OFDM的基本原理 (6) 2.1信号的表达式及其正交性 (6) 2.2调制与解调 (9) 2.3保护间隔和循环前缀 (10) 2.4加窗技术 (12) 第三章 OFDM系统的关键技术 (16) 3.1同步技术 (16) 3.1.1同步技术简介 (16) 3.1.2同步技术的分类 (16) 3.1.3同步偏移对OFDM系统性能的影响 (17) 3.2信道估计技术 (18) 3.2.1无线通信信道 (18) 3.2.2无线信道信道估计 (19) 3.3峰均功率比 (19) 3.3.1峰均功率比的定义 (20) 3.3.2 降低峰均功率比的方法 (20) 3.4信道编码和交织 (21) 3.4.1 RS码以及伽罗华域概述 (21) 3.4.2 RS编码原理 (23)
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，各种各样具有较高频谱效率的通信技术不断被开发出来，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，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，而且可以抗窄带干扰和抗多经衰落。OFDM通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，可以有效克服码间串扰，降低系统对均衡技术的要求，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。 1 OFDM基本原理 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干扰能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以非常适合移动场合中的高速传输。
在发送端，输入的高比特流通过调制映射产生调制信号，经过串并转换变成N条并行的低速子数据流，每N个并行数据构成一个OFDM符号。插入导频信号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干扰(InterSymbol Interference，ISI)，通常要在每一时域OFDM符号前加上保护间隔(Guard Interval，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 转换，由发送天线发送出去。
第二章 OFDM系统基本原理及技术 概述 正交频分复用（OFDM）是一种特殊的多载波传输方案，既可看成一种调制技术，也可以当做一种复用技术。它能很好的对抗频率选择性衰落或窄带干扰，在没有使用传统的信道补偿的不均匀传输介质环境下，如无线信道上通信时依然可以稳定运行，而如果使用传统调制技术则信道上通信质量会出现波动。尤其适用于多信道传输所引起的频率选择性衰落较为严重的宽频信道上高速数据传输，在IEEE.802.11a、HiperLAN、IEEE802.16、HiperMAN、ASDL等标准中得到广泛应用。 1966年正交频分复用（OFDM）的概念就已经出现，1970年一月首次公开发布了有关OFDM的专利。80年代以来，OFDM已经在数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、无线本地局域网（WLAN）及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称比特率数字用户线技术中得到了很大应用。90年代达到了足够成熟的可应用标准，1995年由欧洲电信标准协会（ETSI）制定了DAB标准，这是第一个使用OFDM的标准，1997年DVB标准也开始投入使用，1998年IEEE9802.11标准决定选择OFDM作为WLAN的物理接入方案，这是OFDM第一次用于分组业务通信中。 2.1 OFDM的原理 2.1.1 OFDM系统基本原理 图2-1是系统收发端的典型框图，将数字信号转换成子载波相位于幅度的映射，进行IFFT将数据的频谱表达式变到时域。其中上半部分为发射机链路，下半部分为接收机链路。由于FFT与IFFT相似相反，所以收发机可以用同一硬件设备。
图2-1 OFDM 收发框图 由于接收机进行与发送机相反操作，将RF 信号与基带信号进行混频处理，并用FFT 分解频域信号，子载波的频率相位采集出来转换为数字信号。IFFT 和FFT 互为反变换，选择适当的变换将信号接收或发送。当信号独立与系统时，FFT 和IFFT 可以交替使用。 2.1.2 DFT 的实现方法 对于N 比较大的系统来说可以使用离散傅里叶变换（IDFT ）来实现. ∑-===1 2)exp()/(N o i N ik i K j d N KT S S π(10-≤≤N K ) (2.1) 可以看到k s 等效为对i d 进行IDFT 运算。同样在接收端，为了恢复出原始的数据符号i d ，可以对k s 进行逆变换 ，即DFT 得到： )2exp(10N ik j s d N k k i π-=∑-= ()10-≤≤N i ( 2.2) 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
课程设计 课程设计名称：嵌入式系统课程设计 专业班级： 07级电信1-1 学生姓名：__王红__________ 学号：_____20074300107_____ 指导教师：李国平，陈涛，金广峰，韩琳 课程设计时间： 2006.5.8—2006.5.22
1 需求分析 运用模拟角度调制系统的分析进行频分复用通信系统设计。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调制后的信号s(t)。该信号经过信道后，接收到的信号r(t)经过模／数变换，去掉保护间隔，以恢复子载波之间的正交性，再经过串／并变换和DFT或FFT后，恢复出OFDM的调制信号，再经过并／串变换后还原出输入符号 2 概要设计 1.简述OFDM通信系统的基本原理 2.简述OFDM的调制和解调方法 3.概述OFDM系统的优点和缺点 4.基于MATLAB的OFDM系统的实现代码和波形 3 运行环境 硬件：Windows XP 软件:MATLAB 4 详细设计 4.1 OFDM基本原理 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干扰能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以非常适合移动场合中的高速传输。
在发送端，输入的高比特流通过调制映射产生调制信号，经过串并转换变成N条并行的低速子数据流，每N个并行数据构成一个OFDM符号。插入导频信号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4.1 式1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干扰(InterSymbol Interference，ISI)，通常要在每一时域OFDM符号前加上保护间隔(Guard Interval，GI)。加保护间隔后的信号可表示为式4.2，最后信号经并／串变换及D／A转换，由发送天线发送出去。 式4.2 接收端将接收的信号进行处理，完成定时同步和载波同步。经A／D转换，串并转换后的信号可表示为： yGI(n)=xGI(n)*h(n)+z(n)+w(n) 式4.3