基于全相位的OFDM系统实现
全相位OFDM系统的调制解调新算法
全相位OFDM系统的调制解调新算法张亮【摘要】To solve the problem of frequency spectrum,a method using all-phase FFT is presented in this paper.Based on the theory of all-phase FFT and OFDM,the mathematical expression,model and algorithm of modulation and demodulation in all-phase OFDM system were derived.The all-Phase FFT can adjudicate the phase and amplitude by using the function of spectrum analysis.The simulation results show that All-Phase OFDM system has less phase error,spectrum leakage and lower BER than OFDM.%为解决OFDM系统中的频偏问题,利用全相位FFT技术,在全相位FFT和OFDM理论基础上,推导出全相位OFDM调制解调的数学表达式,建立了全相位OFDM调制解调系统模型和算法.全相位FFT利用自身的频谱分析功能来实现对信号相位和振幅的判决.实验结果表明：由频偏引起的相位误差和泄漏明显减小,系统误码率显著降低,验证出全相位OFDM的性能要好于现有的OFDM系统.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2012(044)005【总页数】5页(P97-100,105)【关键词】OFDM;全相位OFDM;调制;解调;频率偏移【作者】张亮【作者单位】天津大学电子信息工程学院,天津300072／天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TN929.5众所周知，OFDM系统有频谱利用率高、抗频率选择性衰落强等特点［1-6］.但OFDM的缺点也很突出，如因为无线信道存在着时变性，一旦传输中信号频谱发生偏移，或者可能发生的情况为发射机与接收机振荡器之间存在频率偏差，OFDM子载波间的正交性就会遭到破坏，导致系统子载波之间出现相互干扰.文献［7］用基于训练序列的Schmidl＆Cox方法来捕获载波频偏，但捕获范围比较小;文献［8］提出频域互相关方法，但只能获得整数倍数的频偏估计;Classen等［9］提出利用导频来进行频偏估计，精度较高，但计算复杂，速度很慢.本文把全相位FFT技术应用到OFDM系统，给出了全相位OFDM的调制解调算法及数学模型，有效的解决了OFDM系统的频偏问题.1OFDM系统模型及调制解调算法1.1OFDM系统模型基于IFFT的OFDM系统模型［10-11］如图1所示，在发送端由二进制数据流先经过信道纠错编码和交织，随后对处理结果进行数字调制，在得到的调制符号中插入导频，这时串行数据会被变换到一组并行的信道上进行IFFT，把结果串行输出并添加循环前缀，这样就形成了基本的OFDM符号(如图2).OFDM符号经过调制，处理成模拟信号，最后通过射频电路被发送出去.而接收(RX)则是发送的逆过程，所接收的OFDM符号经过同步处理，由模拟信号转换成数字信号，这些串行信号先被去除循环前缀，再进行串并转换，数字解调，调制后数据进行解交织，前向解码得到信源发送的信息(如图3).图1 OFDM系统原理图2 OFDM信号调制图3 OFDM信号解调1.2 OFDM系统调制解调算法OFDM信号可以表示为N个独立调制的正交子载波之和，即其中:gk(t)(k=0，1，…，N-1)表示第N个子载波，并可以表示为gk(k)=ej2πfkt，t∈［0，Ts);dn，k表示第n个信号间隔中第k个载波上加载的调制信号，其中每个信号的间隔为Ts，而N个符号则在Ts中传输.符号序列dn，k通过串并转换将速率是N/Ts的一系列串行符号序列转换为速率为1/Ts的N路并行符号序列.在第n个信号间隔中传输的信号可定义为第n个OFDM帧信号，即可以认为第n个OFDM帧Fn(t)系N个符号组成，而每个符号则在N个正交子载波中的1个上进行了调制.由于载波之间彼此相互正交，于是有因此，利用子载波的正交性可以用下式解调每个子载波上调制的信号，即如果没有码间干扰，那么上式可以表示为可以很好解调出发射信号中加载的子载波信号，恢复出发射符号序列.2 全相位OFDM系统模型及调制解调算法本节把全相位FFT技术运用到OFDM系统中，以克服OFDM系统的缺点.2.1 全相位OFDM系统模型全相位OFDM系统结构如图4所示，对于N阶变换，全相位FFT需要(2N-1)个数据，而OFDM信号是N个数据经IFFT形成的，不可能直接对原OFDM信号进行全相位FFT解码.图4 全相位OFDM系统原理要得到(2N-1)个数据，只需在发送端将原IFFT后形成的N阶OFDM信号重复一次，去掉第1个数据后，形成(2N-1)个数据组成全相位ODFM信号，如图5所示. 相应的，在接收端用全相位FFT对全相位OFDM信号进行解调，如图6所示，先乘以三角窗，再移位相加组成N个全相位预处理后的数据，再进行N阶快速傅里叶变换，经过校正后输出信号.图5 全相位OFDM调制信号图6 全相位OFDM信号解调全相位OFDM信号是OFDM信号的重复，使频谱利用率降低了近一半，但是OFDM在实际应用中为了克服频偏影响，插入大量的导频信号和保护间隔，占用了大量的带宽，也造成了频带的严重浪费.全相位OFDM重复了信号，但每个子载波能携带更多信息，节省了频带.待发送的全相位OFDM信号D(t)为其中t∈［0，T］.接收端对接收到的信号进行如下解调:2.2 全相位OFDM系统调制解调算法在发送端，全相位OFDM需要把N个数据进行重复，而生成(2N-1)个数据，将整个信道分成(2N-1)个子信道.把这些子信道码元分别调制到(2N-1)个子载波频率f0，f1，…，f2N-1上，相邻频率相差1/(2N-1).对于任意一点x(N)，其N维向量为把每个向量循环并移位，把样本点x(N)移到首位，会得到另外的N个N维向量:以x(N)为基准相加得到全相位数据向量:…x(2n-1)+(n-1)x(n-1)］T.3 仿真结果仿真1.用计算机生成如下单载波信号，N=256，频率为30 Hz，相位为30°，图7为采用FFT处理后的频谱图，图8为采用全相位FFT处理后的频谱图.图7 应用FFT技术后的频谱图8 应用全相位FFT技术后的频谱用全相位FFT技术处理后的检测结果误差很小，信号的频谱泄露非常少，而且相位几乎没有出现误差.当多个单指数频率信号复用时，频谱之间的干扰必然大为减轻，所以将全相位FFT用于OFDM是有效的.仿真2.用计算机生成1个多载波信号，频率分别为20 Hz和30 Hz，相位分别为45°和90°.图9为经FFT和全相位FFT处理后的频谱对比图.图9 FFT和全相位FFT处理多载波频谱对比图中A表示幅度.当OFDM出现频偏后，在频率间隔的整数倍点上，全相位FFT 谱上的样点要比FFT谱小，也就是说，各路子载波间的泄露少，即子载波间干扰少，全相位OFDM的误码率必然要比传统OFDM系统低得多.仿真3.图10和图11显示了N为64，频偏为1.003时OFDM和全相位OFDM 的64-QAM频偏星座图.图10 存在频偏时OFDM恢复的星座在同等频偏条件下，OFDM产生了很多误码，而全相位FFT的输出明显减弱了频偏的影响，星座集中度较高.可见，全相位FFT解调性能比FFT的解调性能要好，全相位FFT技术可以有效的纠正由载波偏移而引起星座点幅值和相角的偏差，达到了降低系统误码率的目的.图10中，OFDM的频偏使星座图都出界了，即发生了误码，而在图11中，全相位OFDM系统的64-QAM星座仍无误码，全相位OFDM重复占了频带，但每个子载波携带更多信息的同时节省了频带.图11 存在频偏时全相位OFDM恢复的星座4 结论1)当单指数频率信号发生频偏时，全相位FFT的频谱泄露非常的少，相位误差几乎为零;2)当OFDM发生频偏时，全相位FFT的谱泄露程度要比FFT低，所以基于全相位FFT的数字解调能力比基于FFT的更强;3)当发生同等频偏时，全相位FFT拥有更优良的抑制谱泄漏性能，明显减弱了频偏对系统的影响，引起的子载波间干扰要少的多，有效的降低了系统的误码率;4)全相位FFT的抗频偏能力更强，比FFT更适合应用于OFDM系统;5)全相位OFDM重复了OFDM的信号，使频谱利用率下降，但是全相位OFDM 信号携带更多信息，以重复占据的方式节省了频带.参考文献:［1］BARACCA P，TOMASIN S，VANGELISTA L，et al.Per sub-block equalization of very long OFDM blocks in mobile communications ［J］.IEEE Transactions on Communications，2011，59(2):363-368. ［2］SUH S，BASU A，SCHLOTTMANN C，et al.Low-power discrete Fourier transform for OFDM:a programmable analog approach［J］.IEEE Transactions on Circuits and Systems I:Regular Papers，2011，58(2):290-298.［3］EGHBALKHAH B，BORNOOSH B，AMINI-SHESHDEH Z，et al.A new preamble-less timing synchronization method for OFDM systems undermulti-path channels［C］//In proceeding of Design＆Technology of Integrated Systems in Nanoscale Era.Hammamet，Tunisie:［s.n.］，2007:196-199.［4］WEN Jyh-horng，LEE Gwo-Ruey，LIU Jia-wei，et al．Joint frame synchronization and channel estimation scheme using regression method in OFDM systems［C］//Proceedings of the Wireless Communications，Networking and Mobile Computing.Piscataway:IEEE，2007:164-167. ［5］TANG S，PENG K，GONG K，et al．Robust frame synchronization for Chinese DTTB system［J］.IEEE Transactions on Broadcasting，2008，54，(1):152-158.［6］WANG Jing，SHI Wenxiao，LI Haibo.Joint estimation of symbol timing and frequency offset for OFDM systems based on selective superimposed pilots［C］//Proceedings of the 8th International Conference on Electronic Measurement and Instruments.Piscataway:IEEE，2007:224-225.［7］SCHMIDL T M，COX D C.Robust frequency and timing synchronization for OFDM［J］.IEEE Trans Commun，1997，45(12):1613-1621.［8］KISHORE C N，REDDY V U.A new method of frame synchronization and frequency offset estimation in OFDM system［C］//International Conference on Signal Processing and communications.Piscataway:IEEE，2004:70-75.［9］CLASSEN F，MEYR H.Frequency synchronization algorithms for OFDM systems suitable for communication over frequency selective fadingchannels［C］//IEEE Vehicular Technology Conference.Piscataway:IEEE，1994:1655-1659.［10］LIU Hui，LI Guoqing.OFDM-based broadband wireless networks ［M］.Xi’an:Xi’an Jiaotong University，2008:24-25.［11］MO R，CHEW Y H，TJHUNG T T，et al．New blind frequency offset estimator for OFDM systems over frequency selective fading channels ［J］.Signal Process，2007，87(1):148-161.。
OFDM原理及实现
2023-11-09•OFDM原理•OFDM实现的关键技术•OFDM系统设计目录•OFDM系统性能评估•OFDM系统应用01 OFDM原理OFDM（正交频分复用）是一种无线通信传输技术，其主要思想是将高速数据流分割为多个低速子数据流，并在多个正交子载波上并行传输。
OFDM技术可以有效抵抗多径效应和频率选择性衰落，提高频谱利用率，实现高速数据传输。
OFDM基本概念OFDM系统主要由调制器、IFFT/FFT变换器和并/串转换器等组成。
调制器负责将输入的数据符号调制到各个子载波上，IFFT/FFT变换器则进行时域/频域变换，实现子载波的并行传输，最后通过并/串转换器将数据符号转换为串行信号进行传输。
OFDM系统组成OFDM信号调制主要采用QAM（Quadrature Amplitude Modulation）等调制方式，将输入的数据符号调制到各个子载波上。
QAM是一种同时对幅度和相位进行调制的调制方式，其调制符号由幅度和相位共同表示。
OFDM信号解调需要经过串/并转换、FFT/IFFT变换、解调等步骤。
串/并转换器将接收到的串行信号转换为并行信号，然后通过FFT/IFFT变换器进行频域/时域变换，得到各个子载波上的数据符号。
最后，解调器对数据符号进行解调，恢复出原始的数据。
02 OFDM实现的关键技术IFFT和FFT算法快速傅里叶变换（FFT）算法FFT是一种高效计算离散傅里叶变换（DFT）及其逆变换的算法，用于将信号从时域转换到频域，以及从频域转换到时域。
在OFDM系统中，FFT用于接收端解调数据，而IFFT则用于发射端调制数据。
逆快速傅里叶变换（IFFT）算法IFFT是FFT的逆运算，用于将信号从频域转换到时域。
在OFDM系统中，IFFT用于将调制后的数据转换为时域信号进行发射。
为了消除多径效应和符号间干扰（ISI），OFDM系统在每个符号之间插入了一段保护间隔。
保护间隔通常为一段循环前缀，其长度与符号长度相同。
OFDM基本原理(详细全面)
峰均比降低技术
峰均比定义
峰均比（PAPR）是指OFDM信号的最大振 幅与平均振幅之比。高PAPR会导致信号的 功率放大器出现失真，从而引起频谱扩展 和带内干扰。因此，降低PAPR对于提高 OFDM系统的性能至关重要。
VS
峰均比降低技术
为了降低PAPR，可以采用多种技术，如限 幅滤波、编码、概率密度函数变换等。其 中，限幅滤波是一种简单有效的方法，它 通过限制信号的最大振幅来降低PAPR。然 而，限幅滤波会引入带外干扰和带内失真， 因此在实际应用中需要权衡各种因素。
物联网与智能家居
OFDM技术有望在物联网和智能家居领域得到广泛应用，支持各种 低功耗、低速率的无线通信需求。
频谱共享与认知无线电
通过频谱共享和认知无线电技术，OFDM系统可以更好地利用频谱 资源，提高频谱利用率和系统容量。
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04 OFDM系统性能分析
频域均衡性能分析
频域均衡原理
频域均衡通过在频域上对信号进行预处理，补偿信道对信号 造成的畸变，从而减小信号的误码率。
频域均衡性能影响因素
频域均衡的性能受到信道特性、均衡器设计参数以及信号质 量等因素的影响。
误码率性能分析
误码率定义
误码率是衡量数据传输系统性能的重 要指标，表示接收端错误解码的比特 数与总比特数的比值。
多径干扰抑制
多径干扰
在无线通信中，多径效应会导致信号的传播路径变长，从而引起信号的延迟和衰减。这种延迟和衰减 会导致OFDM子载波之间的正交性被破坏，从而引起多径干扰。为了抑制多径干扰，可以采用频域均 衡技术，对接收到的信号进行滤波处理，以减小多径效应的影响。
信道估计与均衡
信道估计技术用于获取信道的冲激响应，而频域均衡技术则通过调整接收信号的权重，使得信道的畸 变最小化。在实际应用中，通常会采用基于导频的信道估计方法，并在频域中进行均衡处理。
ofdm实现原理
ofdm实现原理OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，常用于无线通信系统中。
它的基本原理是将高速数据流分成多个低速子载波，然后将它们正交地叠加在一起进行传输。
OFDM的实现原理可以分为信号分割、子载波调制、并行传输和信号合并几个步骤。
在OFDM系统中，将要传输的高速数据流分成多个低速子载波。
这个过程称为信号分割。
通过将高速数据流分成多个低速子载波，可以降低每个子载波的传输速率，从而减小了信号传输过程中的频率扩展和码间干扰。
常见的分割方法有快速傅里叶变换（FFT）和离散余弦变换（DCT）。
接下来，对每个子载波进行调制。
调制方式可以根据实际需要而定，常见的调制方式有相位调制、振幅调制和正交振幅调制。
调制后的每个子载波携带了一部分原始信号的信息。
这些子载波之间是正交的，即它们的频率相互独立且互不干扰。
然后，将调制后的子载波并行传输。
每个子载波独占一部分频谱，通过并行传输可以充分利用频谱资源。
并行传输还可以提高系统的容量和抗干扰能力。
在并行传输过程中，可以采用不同的调制方式和编码方式，以适应不同的信道环境和传输要求。
将所有子载波的信号合并成一个OFDM信号进行发送。
在接收端，通过反向过程，将接收到的OFDM信号分解成多个子载波，并进行解调和解码，还原出原始的高速数据流。
OFDM的实现原理使得它在无线通信系统中具有很多优势。
首先，它可以有效地抵抗多径干扰。
由于每个子载波的带宽相对较窄，所以在多径传输环境中，不同子载波的传播时延可以被视为相等，从而减小了码间干扰。
其次，OFDM可以充分利用频谱资源。
由于子载波之间是正交的，所以可以将它们紧密地排列在一起，提高频谱利用率。
此外，OFDM还具有较好的抗频偏性能，能够适应高速移动和多用户同时传输的场景。
OFDM通过将高速数据流分割成多个低速子载波，并进行调制和并行传输，实现了高效的无线通信。
它的实现原理使得它在抗干扰、频谱利用和抗频偏等方面具有优势，被广泛应用于各种无线通信系统中。
OFDM 系统实现中的关键问题
RX N (n) =
N −1−n
xi xi∗+n ∑
1, n = 0 δ (n) = 0, 其他
• 3) 基于互余序列的分组码的实现
这里使用差分方式是很自然的。设GN为分组 码的生成矩阵,则最初的符号可以表示为 (18) x0=u0·GN+bN∈CN CN为码字集合。 当l≥1时,我们可以得到 xl=(ul-1+ul)·GN+bN∈CN =(xl-1+ul)·GN∈CN
门限相比较,从而判断OFDM信号是否已 经到达接收端。
•粗同步：通过将接收信号与储存在本地的复制的同
步信号作相关运算来实现的。
•细同步：每个子信道都有其导频信息,每个子信
道都由导频信息提供的信道特征进行均衡
• 2）基于CP的同步算法
在基于CP的时域同步算法中,对时域估计器的 要求是由CP与信道冲激响应长度之差决定的。 • 如果定时错误(Timmg Error)较小,使得冲激响应长 度小于CP长度,则各子载波之间的正交性仍可以维持。 • 如果冲激响应长度小于CP长度, 这个时域偏移将 导致子载波星座产生相位旋转,这种相位旋转在频带边 缘达到最大。 相位旋转的大小可以用信道估计器来估计。 若时延大 于CP的长度,则必然出现ISI。
∆ (θ , ε ) =
θ + L −1
∑ θ
k=
f ( r ( k ), r ( k + N )) log + ∑ log f ( r ( k )) （2） f ( r ( k ) f ( r ( k + N )) k
上式第二项与θ无关,因此略去。考虑到r(k)可以表 示为式(1)的形式,则θ与ε的似然函数可以写为
OFDM基本原理(详细全面)
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• 有限个子载波的情况 N -1
bk,i=1/N
a
l 0
l, i
exp (j2 lk/N)
ak,i表示第i个符号周期的第l个子载波上的原始符号，bk,i表示ak,i经过IFFT输出
yk,i=exp(jθo)bk,iexp(j2πΔfTk/N)
表示接受端FFT之前的输入，其中θo表示接受端振荡器的相位与射频载波相位的差
zm,i=1/Nexp(jθo)
带入上面值以后
a exp(j2
l, i
N -1
N -1
k(l - m Δf)/N)
l 0
k 0
sin ( (l - m ΔfT)) N -1 z m , i exp (j 0) a l, i exp (j ( )(l - m ΔfT)) (l - m ΔfT) N N l0 sin ( ) N 1
基本原理
众所周知无线通信传输信号的路径有很多，这就 是所谓的多径效应，OFDM的最初提出是为了解决 多径效应对数据传输的影响。高数据传输速率使得 符号周期非常小，如果符号传输出现多径时延，可 能会影响到后面好几个符号。多载波调制可以把高 数据流分成很多个低数据流，这样就使符号周期增 大了，从而大大减弱符号间干扰（ISI），如果在符 号间加上保护间隔，可以完全消除上面提到的ISI。 如果从带宽频域解释OFDM解决ISI的角度，符号带 宽小于信道的相关带宽（相关带宽内幅度恒定，线 性相分复用的技术关键就是实现并保护好子载波间的正交 性，接受端收到的信号x(t)与子载波相乘后通过积分器，不同频 率的载波相乘积分后为零，只有相同载波积分后得到原始符号。 正是由于每个子载波的正交性，我们可以是子载波的频谱重叠并 靠近Nyquist 带宽，从而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。多径传输的符号干扰时个头疼的问题 ，OFDM为解决这样的问题在符号间加上保护间隔内，保护间隔 可以不传输任何信号。这样的情况下仍然解决不了信道间干扰（ ICI），子载波之间的正交性遭到破坏，接收端就不能很好的恢复 出原始信号，这点是毁灭性的。OFDM的解决方法是把符号后面 长度是Tg（保护间隔的长度）的部分拿到每个符号的前面当做保 护间隔来传输，这种方法就叫做循环前缀。这样就使得在FFT周 期内，OFDM符号的延时副本所包含的波形的周期个数是整数， 从而解决了ICI。将原符号块最后信号放到原符号块的前部，构成 新序列，时域中原来发送信号与信道响应的线性卷积变为圆周卷 积。
ofdm原理在实际中的应用
OFDM原理在实际中的应用1. 引言OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种多载波调制技术，被广泛应用于现代通信系统中。
由于其高效的频谱利用率和对频率选择性衰落的抗干扰能力，OFDM在实际中有许多应用。
本文将介绍OFDM原理及其在实际中的应用。
2. OFDM原理OFDM技术通过将高速数据信号分成多个低速子载波进行传输，每个子载波之间正交且相互独立。
这种正交性使得OFDM抵抗多径传播的影响，提高了信号的可靠性和传输速率。
OFDM的主要原理包括：2.1 子载波分配OFDM将频带分成多个子载波，每个子载波的带宽相对较窄，可以根据系统需求进行合理的分配。
常见的子载波数量为64或者128个，每个子载波的频域上正交且不重叠，这样可以有效地利用频谱资源。
2.2 傅里叶变换OFDM使用快速傅里叶变换（FFT）将时间域的信号转换为频域信号。
通过将信号从时间域转换为频域，可以将多径效应变成相干干扰，从而提高信号的抗多径传播能力。
2.3 碎片插入导频为了进行正交解调和信道估计，OFDM在传输过程中会周期性地插入导频信号。
导频信号用于恢复信号的相位和幅度信息，在接收端进行信道估计和均衡。
2.4 并行传输与并行接收OFDM可以同时传输多个子载波上的数据，从而提高了系统的传输效率。
在接收端，可以利用FFT实现并行接收，将多个子载波的信号恢复到时域。
3. OFDM在实际中的应用3.1 无线局域网（WLAN）OFDM技术被广泛应用于无线局域网（WLAN）中，如IEEE 802.11标准中的Wi-Fi。
通过使用OFDM，Wi-Fi可以实现高速数据传输和抗干扰能力，适用于家庭和企业无线网络。
OFDM的频谱利用率高和性能稳定，可以支持多用户同时传输数据。
3.2 数字电视广播OFDM技术在数字电视广播中也得到了广泛应用，如欧洲的DVB-T和美国的ATSC标准。
毕业设计(论文)OFDM系统原理及仿真实现
目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (4)第二章OFDM系统的基本介绍 (5)2.1OFDM的基本原理 (5)2.1.1 OFDM的产生和发展 (6)2.1.2 DFT的实现 (7)2.1.3 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 (8)2.1.4 子载波调制与解调 (10)2.2OFDM系统的优缺点 (11)2.3OFDM系统的关键技术 (11)第三章OFDM系统仿真实现 (13)3.1OFDM信号的时域及频域波形 (13)3.2带外功率辐射以及加窗技术 (15)3.3在不同信道环境和系统不同实现方式下的仿真 (18)3.3.1 调制与解调 (18)3.3.2 不同信道环境下的系统仿真实现 (20)3.3.3 系统不同实现方式的仿真实现 (22)第四章OFDM系统的仿真结果及性能分析 (23)4.1不同信道环境下的误码特性 (23)4.2不同系统实现方式下的误码特性 (28)第五章总结 (30)摘要本论文以OFDM系统为基础，介绍了OFDM系统的基本原理，以及使用OFDM技术的优势所在，并且展望了今后的无线移动技术的发展前景。
在简单介绍OFDM原理的同时，着重阐述了OFDM系统在不同信道环境和不同实现方式下的误码性能。
主要包括了OFDM系统在加性白高斯信道，在加性白高斯信道和多径干扰两种不同信道环境下系统的误码性能，其中后者还研究了系统在有保护间隔与无保护间隔的误码性能比较。
在理论分析的基础上，用MATLAB进行仿真，最后做出误码性能的分析和比较。
关键字: 正交频分复用（OFDM），离散傅立叶变换，AWGN，，多径干扰，保护间隔。
ABSTRACTThis paper presents you the basic priciple of OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）and where it excels based on OFDM system , following with the prospective of wireless mobile communication. After a brief introduction to OFDM principle , it mainly focuses on the effect of OFDM system under different channels and with different system realizations on the Binary Error Rate (BER). It mainly includes two kinds of channels: the AWGN channel and the AWGN channel with Rayleigh fading. In the latter, we compare the BER with two different system realizations: one with Guarded Intervals(GI), and the other without (GI).Key Words : OFDM, DFT, AWGN, Rayleigh fading ,GI第一章绪论现代移动通信是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就，而且集中了网络接收和计算机技术的许多成果。
OFDM系统及仿真实现方法
信 息科 学
ＯＤ Ｆ Ｍ系统及仿真实现 方法
王 民川
（ 郑州广播 电视 大学 ， 河南 郑 州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ７
摘 要 ：目 前世界范围内 存在有 多 种数字无线通信 系统，单载波 Ｔ Ｍ Ｄ Ａ系 统和窄带 Ｃ Ｍ Ｄ Ａ系统中 都存在很大的缺陷。人们开始关注正交频分复用 （ Ｆ Ｍ 系统， ＯＤ ） 希望通过这种方法来解决高速信息流在无线信道 中 的传输问题。 关键词 ： Ｄ 系统 ； ＯＦ Ｍ； 仿真 ； 实现方法 目 前世界范围内 存在有多种数字无线通信系统 ， 然而基于支持话音业 调 。 务的电路交换模式的第二代移动通信系统不能满足多媒体业务的 需要 ， 但是 ２ 带外功率辐射以及加窗技术。 ． ２ 根据式（） １ ， ｔ０可以得到功率归一 假设 ． ， － － 对于高速数据业务来说 ， 单载波 Ｔ Ｍ Ｄ Ａ系统和窄带 Ｃ Ｍ Ｄ Ａ系统中都存在很 化的 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ信号的复包络 ： 大的缺陷。 此外 ，Ｄ Ａ系统内的— ｝ ＣＭ 常重要的牦 是采用闭环的功率控 制， 这在电路交换系统中比较容易实现 ， 但对于分组业务来说 ， 对信道进行探 测， 然后再返 回 功率控制命令会导致较大的时延， 因此对于高速的无线分组 其中—Ｉ ＿ ＝是功率归一化因子，＇ Ｏ Ｄ Ｇ ｏ１。 Ｆ Ｍ符号的 －＋ ｆ 功率谱密度 业务来说， 这种闭环的功率控制问题也存在缺陷。 、 Ｎ ／ 因此 ， 人们开始关注正交频分复用（ Ｆ Ｍ） ， Ｏ Ｄ 系统 希望通过这种方法来 ｓ ） 为 Ｎ （Ｉ ｆ 谱密度之和 解决高速信息流在无线信道中的传输问题 ， 从而可以满足带宽要求更高 的多 种多媒体业务和勇陕的网络浏览速度 。
。
ｆ ＋ ０ ＨｒＢ ｓ ０ ｔ ｏ ０ ｃｓ （Ｔ） ５ （ ， ） ≤ ≤ｐ
完整的OFDM系统的仿真实现
%窗函数子程序，子程序名称：recoswindow.mfunction[rcosw]=rcoswindow(beta,Ts)%输入参数：beta为升余弦窗关键系数，Ts为IFFT长度家循环前缀长度t=0:(1+beta)*Ts;rcosw=zeros(1,(1+beta)*Ts);%计算升余弦窗，共有三部分for i=1:beta*Ts;rcosw(i)=0.5+0.5*cos(pi+t(i)*pi/(beta*Ts));%计算升余弦窗的第一部分endrcosw(beta*Ts+1:Ts)=1;%计算升余弦窗低二部分for j=Ts:(1+beta)*Ts+1;rcosw(j-1)=0.5+0.5*cos((t(j)-Ts)*pi/(beta*Ts));%计算升余弦窗第三部分endrcosw=rcosw';%转换为列矢量%将16QAM信号的解调子程序，子程序的名称：demoduqam16.mend%16QAM调制子程序，子程序名称为qam16.m%将二进制数目流转换为16QAM信号function [complex_qam_data]=qam16(bitdata)%输入参数：bitdata为二进制数码流%输出参数：complex_qam_data为16QAM副信号X1=reshape(bitdata,4,length(bitdata)/4)';%将二进制数码流以4bitte分段d=1;%转换4bit二进制码为十进制码1~16，生态农场mapping映射表中的索引for i=1:length(bitdata)/4;for j=1:4X1(i,j)=X1(i,j)*(2^(4-j));endsource(i,1)=1+sum(X1(i,:));end%16QAM映射表，改表中存放的16对，没对两个实数，表示星座位置mapping=[-3*d 3*d;-d 3*d;d 3*d;3*d 3*d;-3*d d;-d d;d d;3*d d;-3*d -d;-d -d;d -d;3*d -d;-3*d -3*d;-d -3*d;d -3*d;3*d -3*d];for i=1:length(bitdata)/4qam_data(i,:)=mapping(source(i),:);%数据映射endcomplex_qam_data=complex(qam_data(:,1),qam_data(:,2));%组合为负数形式，形成16QAM信号end%将16QAM信号的解调子程序，子程序的名称：demoduqam16.m%该子程序测试function [demodu_bit_symble]=demoduqam16(Rx_serial_complex_symbols)%输入参数为：Rx_serial_complex_symbols为接收端接收到的复16QAM信号%输出参数：demodu_bit_symble为二进制数码流complex_symbols=reshape(Rx_serial_complex_symbols,length(Rx_serial_comple x_symbols),1);d=1;mapping=[-3*d 3*d;-d 3*d;d 3*d;3*d 3*d;-3*d d;-d d;d d;3*d d;-3*d -d;-d -d;d -d;3*d -d;-3*d -3*d;-d -3*d;d -3*d;3*d -3*d];complex_mapping=complex(mapping(:,1),mapping(:,2));%将数据映射表中转换为16QAM信号，即3组合为复数；for i=1:length(Rx_serial_complex_symbols);for j=1:16;metrics(j)=abs(complex_symbols(i,1)-complex_mapping(j,1));end[min_metric decode_symble(i)]=min(metrics);%将接收数据与标准16QAM信号比，找到差最小的，将其对应恢复成标准的16QAM信号enddecode_bit_symble=de2bi((decode_symble-1)','left-msb');%将16QAM转为二进制demodu_bit_symble=reshape(decode_bit_symble',1,length(Rx_serial_complex_sy mbols)*4);%转换为一行endbaseband_out_length=16000;rand('twister',0);baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length));%产生16000bit待传输的二进制比特流。
OFDM的原理与应用
OFDM的原理与应用OFDM（正交频分复用）是一种基于频域传输的调制技术，其原理是将高速数据流分为多个低速子载波，然后将这些子载波正交分割，相互之间不会产生干扰。
OFDM技术具有分频复用、抗多径干扰、高频谱利用率等优点，被广泛应用于无线通信、数字电视、宽带接入等领域。
OFDM的原理主要包括子载波分割、调制和FFT（快速傅里叶变换）三个步骤。
首先，将高速数据流分为多个不同频率的子载波，以降低每个子载波的传输速率。
然后，对这些子载波进行调制，将数据编码为正弦或余弦波形。
最后，使用FFT将调制后的子载波合并为一个频域信号，并通过信道进行传输。
OFDM技术具有以下几个重要应用：1.无线通信：OFDM广泛应用于无线通信领域，如Wi-Fi（无线局域网）、LTE（长期演进）等。
由于OFDM技术对多径干扰具有较强的抵抗能力，能够有效提高系统的容量和覆盖范围。
2.数字电视：OFDM被用于数字电视领域，如DVB-T（数字视频广播-地面传输）和DVB-T2等系统。
通过将数字电视信号分成多个子载波，OFDM技术能够有效抵抗多径干扰和频率选择性衰落，提高信号质量和传输效率。
3.宽带接入：OFDM也被用于宽带接入技术，如ADSL（非对称数字用户线路）和VDSL（对称数字用户线路）。
OFDM技术可以利用传输线路的频域衰减特性，提高传输速率和抗干扰能力，实现高速宽带接入。
4.光纤通信：OFDM技术也可以应用于光纤通信系统中，如CO-OFDM （相干光正交频分复用）系统。
通过将光信号分割为多个子载波，CO-OFDM可以提高光纤通信系统的容量和传输距离。
总结起来，OFDM技术的优点在于其对频域干扰和多径干扰有较强的抵抗能力，能够提高系统的性能和可靠性。
随着无线通信和数字传输技术的不断发展，OFDM技术将继续在各个领域发挥重要作用。
无线通信中的OFDM技术原理及应用教程
无线通信中的OFDM技术原理及应用教程OFDM技术（正交频分复用技术）是现代无线通信领域中常用的一种多载波调制技术。
它能够有效地抵抗多径传播和频偏等问题，提高无线信号的传输质量和系统容量，被广泛应用于Wi-Fi、LTE等无线通信标准中。
本文将从OFDM技术的原理和应用两个方面进行介绍。
一、OFDM技术的原理OFDM技术将高速数据流分为多个较低速率的子载波，每个子载波之间正交，通过多个子载波同时传输数据。
这样可以充分利用频谱，并且能够抵抗多径传播带来的码间干扰。
OFDM系统包含三个主要的过程：调制、并行传输和接收端处理。
1. 调制：OFDM系统使用QAM或PSK等调制方式将原始数据信号转换为复数形式的符号。
复数符号在频域上表示为一个复数序列。
每个复数符号代表一个子载波上的数据。
2. 并行传输：OFDM系统将调制后的符号并行地发送到不同的子载波上。
每个子载波负责传输一部分数据，子载波之间正交避免了码间干扰。
3. 接收端处理：接收端利用FFT（快速傅里叶变换）将接收到的OFDM信号从频域转换为时域。
然后，对每个子载波信号进行解调和译码，将其恢复为原始数据信号。
二、OFDM技术的应用OFDM技术在无线通信领域有广泛的应用，以下列举了几个主要的应用领域。
1. Wi-Fi网络：OFDM技术是Wi-Fi网络中使用的一种调制技术。
Wi-Fi网络使用的是802.11标准，其中包括了多个子标准，如802.11a、802.11g和802.11n等。
这些子标准中的大部分都采用了OFDM技术，用于提供高速、稳定的无线网络连接。
2. 移动通信：OFDM技术也被广泛应用于移动通信领域，如LTE（Long Term Evolution）网络。
LTE网络采用了OFDMA（OFDM Access）技术，将频谱划分为不同的子载波，用于同时传输多个用户的数据。
这样可以提高系统容量和频谱效率，实现高速的移动数据传输。
3. 数字电视和广播：OFDM技术在数字电视（DVB-T）和广播（DAB）中也有应用。
ofdm的matlab实现
ofdm的matlab实现OFDM（正交频分复用）是一种常用的调制解调技术，被广泛应用于无线通信和数字电视等领域。
在本篇文章中，我们将探讨OFDM的基本原理，并介绍如何使用Matlab实现OFDM系统。
一、OFDM基本原理OFDM是一种基于频域的多载波调制技术，通过将高速数据流分成多个较低速的子流，并将这些子流分配到不同的频率载波上来传输数据。
通过这种方式，OFDM可以有效地抵抗频率选择性衰落和多径传播引起的时域间隔干扰，提供更好的抗干扰性能。
OFDM系统的主要构成部分包括信源、调制器（调制器和反调制器）和调制解调器（调制器和解调器）。
在发送端，调制器将输入数据流分为多个子流，并进行调制后输出。
在接收端，解调器对接收到的信号进行解调并还原为原始数据流。
OFDM调制器的实现主要依赖于以下两个关键概念：正交性和多载波调制。
1. 正交性：在OFDM系统中，子载波之间需要满足正交性条件，即相邻子载波之间的正弦波形式相互垂直，相位差为0或π。
这样可以确保子载波之间的干扰最小。
2. 多载波调制：OFDM系统中，将整个频率带宽划分为多个子载波，每个子载波都可以用不同的调制方式来传输数据。
常见的调制方式有BPSK、QPSK、16-QAM等。
二、Matlab实现OFDM系统下面我们将使用Matlab来实现OFDM系统。
按照OFDM系统的基本原理，需要完成以下几个步骤：1. 生成原始数据：首先，我们需要生成一组原始数据作为输入。
可以使用随机数生成器来生成一个指定长度的数据序列。
2. 子载波生成：根据系统设置，生成需要的子载波。
可以使用fft函数计算离散傅里叶变换，得到频域上的正弦波。
3. 数据调制：将原始数据按照设定的调制方式进行调制，得到对应的调制符号。
可以使用BPSK、QPSK或其他调制方式。
4. 倍频：将调制符号乘以子载波的复数载波，得到OFDM的时域信号。
5. CP（循环前缀）添加：为了避免多径效应引起的信号间干扰，在时域信号的开头添加一个与其末尾相同的循环前缀。
ofdm原理实现过程
ofdm原理实现过程OFDM（正交频分多路复用）是一种多载波传输技术，下面是OFDM原理的实现过程：1.数据源：首先，从数据源获取要传输的数字信号。
2.串并转换：接下来，将串行数字信号转换为并行数据。
将每个数据位复制到多个子载波，创建多个并行数据流。
3.码调制：每个并行数据流通过码调制技术将数字信号转换为模拟信号，通常使用QAM（正交振幅调制）或PSK（相移键控）进行调制。
这将调整信号的振幅和相位。
4.IFFT：将每个并行数据流进行反离散傅里叶变换（IFFT），将频域信号转换为时域信号。
IFFT的大小通常是2的幂次，例如256点、512点等。
5.加窗：为了消除时域信号的傅里叶变换引起的泄漏效应，对时域信号进行加窗处理。
常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。
6.并行-串行转换：将窗口后的并行信号转换为串行信号。
7.并行输入：并行输入是OFDM信号的一个重要特征。
每个并行信号被送入不同的子载波中进行传输。
8.Guard Interval（保护间隔）：OFDM引入了保护间隔来解决多径效应，即信号经过不同路径到达接收机，导致信号重叠干扰。
9.加导频：OFDM引入了导频信号来帮助接收机对接收信号进行同步和频率偏移补偿。
10.信道传输：将加窗后的信号通过信道进行传输。
11.接收端：接收端接收到OFDM信号后，进行接收处理。
12.去窗：接收端对接收到的信号进行去除窗函数的处理。
13.FFT：对去窗后的信号进行快速傅里叶变换（FFT），将时域信号转换为频域信号。
14.导频提取：根据事先定义好的导频位置，接收端从频域信号中提取导频信号。
15.信道估计：通过导频信号，接收端进行信道估计，得到信道的频率响应。
16.信道均衡：使用信道估计的频率响应对接收信号进行均衡，以消除信号叠加引起的干扰。
17.解调：对均衡后的信号进行解调，将模拟信号转换回数字信号。
18.串并转换：将解调后的信号从并行转换为串行。
19.数据解码：将串行信号还原为原始数据。
基于连续相位调制的OFDM信号研究
一 串 转 换 器 并
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系统 建 模 及算 法研 究
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收 稿 日期 ： ０ ６ １ — ５ ２ ０—２１
作者简介 ： 张
怡 （９ ８ ） 女 ， 北 工业 大学 副教 授 、 士 生 ， １５－ ， 西 博 主要 从 事 通 信 、 航 、 导 与 控 制及 多 媒 体 与 计 算 机 通 导 制
信 的研 究 。
维普资讯
第 ６ 期
张 怡 等 ： 于 连续 相 位 调 制 的 Ｏ Ｄ 信 号 研 究 基 Ｆ Ｍ
行 据出 一 串 数输
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维普资讯
２ ０７ １ 月 ０ 年 ２
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｒｈ ｓｅｎ Ｐ ｌｔｅ ｎｃ ｌＵｎｖ ｒｉｙ ｏ ｒ ａ ｆＮｏ ｔ ｗｅ ｔｒ ｏｙ ｅｈ ｉａ ｉｅ ｓｔ
OFDM系统基本原理及技术
OFDM系统基本原理及技术OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统是一种常用的多载波调制技术，用于把高速数据流分割成多个低速子流进行并行传输。
本文将详细介绍OFDM系统的基本原理和技术。
一、基本原理1.子载波的正交性：OFDM通过将频谱分成多个相互正交的子载波来传输数据。
这些子载波在不同的频率上进行传输，彼此之间不会干扰。
在接收端，通过使用正交频分复用器对不同的子载波进行解调，可以将它们恢复成原始的数据。
2.前导序列：OFDM系统在传输数据之前，在每个子载波上插入了一组已知的前导序列作为标志。
接收端使用这些前导序列来估计信道的频率响应，并进行相应的补偿，以减少信道引起的失真。
3.低复杂度的等化：OFDM系统采用频域均衡来抑制多径效应带来的干扰。
接收端使用快速傅里叶变换（FFT）对接收到的信号进行频谱分析，并对每个子载波进行均衡。
由于各个子载波是正交的，可以并行地进行等化，大大降低了计算复杂度。
二、技术实现1.子载波设计：OFDM系统通过将频谱分成多个子载波来传输数据。
每个子载波的带宽与信道的传输带宽有关。
在系统设计中，需要确定每个子载波的带宽和数量，以及子载波之间的频率间隔等参数。
一般情况下，子载波的带宽相等，频率间隔正好等于子载波的带宽。
2.保护间隔插入：OFDM信号的传输受到多径效应的影响，因此在相邻OFDM符号之间插入一定的保护间隔是必要的。
保护间隔的长度需要根据信道延迟扩展的程度来确定。
3.调制方式：OFDM系统可以采用不同的调制方式，如二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控（QPSK）、八进制相移键控（8PSK）等。
调制方式的选择需要综合考虑系统的传输速率、误码率和功率效率等因素。
4.信道估计和均衡：OFDM系统需要对信道进行估计，并进行补偿以消除信道引起的失真。
常用的信道估计算法包括最小均方误差（MMSE）估计和最大似然估计（ML）等。
MIMOOFDM系统原理与仿
06
MIMO-OFDM系统应用案例
案例一
总结词
无线通信网络中的MIMO-OFDM系统是现 代通信技术的重要应用，它利用多输入多 输出（MIMO）和正交频分复用（OFDM） 技术，提高了数据传输速率和可靠性。
VS
详细描述
无线通信网络中的MIMO-OFDM系统通 过在发射端和接收端使用多个天线，实现 了多径传播下的信号增强和干扰抑制。同 时，OFDM技术通过将信号分割成多个子 载波，提高了频谱利用率和抗多径干扰能 力。这一应用案例广泛应用于移动通信、 WiFi、WiMAX等无线通信系统。
MIMO系统的优势与挑战
优势
MIMO系统能够提供更高的数据传输速率、更可靠的通信链路和更好的频谱利用率。通 过多天线之间的协同工作，MIMO系统能够有效地抵抗无线信道的多径衰落和干扰，提
高通信性能。
挑战
MIMO系统的实现需要处理高维度的信号处理问题，这增加了系统的复杂度。同时， MIMO系统需要精确的信道状态信息以实现最佳性能，但在实际应用中，信道状态信息 的获取和跟踪是一个挑战。此外，多用户MIMO系统中的用户间干扰也是一个需要解决
案例三
总结词
卫星通信中的MIMO-OFDM系统利用地球 静止轨道卫星实现全球覆盖，通过MIMO和 OFDM技术提高数据传输速率和可靠性。
详细描述
在卫星通信中，由于信号传输距离远、传输 环境复杂，数据传输的可靠性和速率成为关 键问题。MIMO-OFDM技术的应用提高了 卫星通信的性能，使其能够满足高清视频、 大数据传输等高带宽需求。这一技术广泛应 用于卫星电视广播、卫星互联网等领域。
的问题。
03
OFDM技术原理
OFDM的基本概念
OFDM是正交频分复用技术的简称，它将高速数据流分割成多个低速子数据流，在 多个正交子载波上并行传输，以实现频谱的高效利用。
OFDM通信系统的实现
OFDM通信系统的实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波调制技术，广泛应用于现代通信系统中，包括无线通信、数字电视和数字音频等领域。
1.基带信号处理：OFDM系统使用多个互相正交的子载波来传输数据，因此需要对待传输的数据进行分组和频率域调制。
首先，将待传输的数据分为若干个块，每个块的长度为子载波的数量。
然后，对每个块进行快速傅里叶变换（FFT），将时域信号转换为频域信号。
最后，将频域信号映射到对应的子载波上，形成OFDM符号。
2.调制与解调：OFDM系统常用的调制方式包括相位移键控（PSK）、正交振幅调制（QAM）和幅度相位键控（APSK）等。
调制时，将数据经过映射表对应的调制符号，然后分配到各个子载波上。
解调时，将接收到的信号进行串并转换，然后进行FFT变换，得到频域信号。
根据调制方式对频域信号进行解调，恢复原始数据。
3.前导导频和信道估计：OFDM系统中常使用前导序列和导频子载波来实现同步和估计信道。
前导序列是一段具有特定结构的已知数据，用于接收端进行同步。
导频子载波是知道频域信号，用于信道估计和均衡。
在发送端，将前导序列和导频子载波插入到OFDM符号中一起传输。
接收端根据接收到的数据，通过解调和FFT变换得到频域信号，从中提取出前导序列和导频子载波，并根据它们进行同步和信道估计。
4.多路径衰落信道的处理：OFDM系统在传输过程中会受到多径衰落效应的影响。
为了克服这一问题，通常采用等化技术。
接收端通过利用已知的导频子载波，估计信道的频率响应，然后对接收到的信号进行频域均衡来抵消信道的影响。
常用的均衡算法包括线性均衡、最小均方误差（MMSE）均衡和零引导均衡（ZFE）等。
5. 信号检测与解码：接收端通过解调和FFT变换得到频域信号，在进行均衡后，将频域信号映射回原始数据。
然后，将解调后的数据进行解码，恢复原始信息。
解码通常采用纠错编码技术，如卷积码、LDPC码或Turbo码等。
OFDM系统原理及其实现
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1.1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。
1.2系统基本原理及基本模块1.2.1设计思路OFDM的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。
由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。
并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。
而且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的子载波间干扰((ICI) 。
调制原理：设OFDM系统中有N个子信道，第K个子信道采用的子载波为：OFDM信号 N路子信号之和一个码元时间内任意两个子载波正交条件：子载频条件：子载频最小间隔：sT解调原理：根据子载波正交性质：1.2.2系统基本模块此OFMD包含4个模块，编码映射、串并/并串变换、OFDM调制/解调、添加/取出循环前缀等。
第二章2.1编程思路及框架OFDM实现框架如下2.1.1信道编码映射当调制好的信号在信道里进行传输的时候，必然要受到信道的影响，导致在接收端信号解调出现错误，使系统的误码率大大增加。
因而，为减少差错，提高通信系统抗干扰能力和可靠性，在一个实用的通信系统中，采用信道编码这一有效措施。
方法是在发送端的信号中加入一定的冗余度，而在接收端这些冗余度可以用来检测并且纠正信号通过信道后产生的错误。
当然，冗余度的加入降低了系统的工作效率，但是和系统误码率的降低（即信号更加正确地传送）相比，这些代价是可以接受的。
2.1.2串并/并串变换设OFDM系统的输入信号为串行二进制码元，其码元序列时间为T，先将此输入码元序列分为帧，每帧中有F个码元，即有F比特。
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数 据 循 环 移 位 ， （） ｘｎ 对齐 ， 加 叠
｛ （ ） ｘ ｎ １ 。 ， （ — Ｎ＋ ２ ． （ — Ｎ＋ １ ｝ ｘ ｎ ，（ 一 ） … ｘ ｎ ）ｘｎ ）
２段
｛ （ 一１ ， （ ）， ， （ —Ｎ＋３ ， （ —Ｎ＋ ２ ｝ ｘｎ ）ｘｎ … ｘｎ ）ｘｎ ）
｛ （ ） ｘ ｎ １ … ， （ —Ｎ＋ ２ ｘ ｎ １ ） ｘ ｎ 。 （ 一 ）， ｘ ｎ ）， （ ＋ ）
Байду номын сангаас
信道 ， 在每个子信道上使 用一个子 载波进行调制 ． 各个子载 信 道 间 干 扰 加 以克 服 ， 统 性 能 很 难得 到改 善 。 系
波并 行 传 输 ， 每 个 子信 道 上进 行 的是 窄带 传 输 。 号 带 宽 在 信 小 于 信 道 的相 应 带 宽 。 有 频 率 选 择 性 。这 样 ， 管 总 的信 具 尽
大大 消除 信 号 波 形 之 问 的 干 扰 Ｌ 。 １ ］
ＯＦ Ｍ 系统 中 。 个 符 号 的并 行 传 输 会 使 符 号 的 延 续 系 统 为 线性 时 不 变 系 统 ， 它 满 足 齐 次 性 、 加性 和 时不 变 Ｄ Ｎ 则 叠 时间更长 。 因此 ． 对 时 间 的 偏差 不敏 感 。对 于 无 线 通信 来 性 。 假设 每个 Ｎ 段 数 据 是 任 意 性 截 断 ， 即 加 矩 形 窗 截 它 也
…
ｘ ｎ Ｎ＋ １ ， （ — Ｎ＋ ２ （— ）ｘｎ ）… ． ｘ ｎ … ． ｘ ｎ Ｎ一 ２ ， ｎ Ｎ— ｉ … ．（ ） ，（ ＋ ） ｘ（ ＋ ）
段 数
１段
截 断 后 的数 据
｛ （ ） ｘ ｎ一 １ ， ， （ — Ｎ＋ ２ ， （ — Ｎ ＋ １ ｝ ｘ ｎ ，（ ）… ｘｎ ）ｘｎ ）
扰 。无 线 信 道 时 变 性 的 一 种 具 体 体 现 就 是 多 普 勒 频 移 。 多 据 向 量 ． 全 相位 数 据 预 处 理 的 最 基 本 思 想 。 图 ２是 Ｎ 阶 即 普 勒 展 宽 会 导 致 频 率 发 生弥 散 ， 信 号 发 生 畸 变 ， 频 域 上 的全 相位 Ｆ Ｔ 系统 框 图Ｅ 。 使 从 Ｆ ｓ ］ 看 ， 号失真会 随发 送信 道 的多普勒 展 宽的增 加 而加 剧。 信
说 ， 线信 道存 在 时变 性 。 传 输 中存 在 频率 偏移 会 使 断 。如 图 ｉ 示 ， 了考 虑 其 中心 样 本 的 每 一 种 Ｎ 段 数 据 无 在 所 为
（ Ｄ 系统 子 载 波 之 间 的 正 交 性 遭 到破 坏 ， 位 噪 声 对 系 的 截 断情 况 ， 总共 需 要 Ｎ段 数据 向量 。将 这 Ｎ 段 数 据 向 ） Ｍ Ｆ 相 则 统 也 有 很 大 的 损 害 。频 率 的偏 移 会 使 子 信 道 之 间 产 生 干 量 以 ｘ Ｎ） 齐循 环 移位 叠 加 后 可 得 到 一 段 长 度 为 Ｎ 的 数 （ 对
ｉ
Ｎ—ｌ段 Ｎ 段 ｛ （ ＋ Ｎ一 ２ ， （ ＋ Ｎ一 ３ ， ， ｎ） ｘ ｎ １ ｝ ｘｎ ）ｘ ｎ ） … ｘ（ ， （ ～ ） ｛（ ｘ ｎ＋Ｎ～ １ 。 （ ＋ Ｎ一 ２ … ， （ ＋１ ， （ ） ）ｘ ｎ ）， ｘ ｎ ） ｘ ｎ ）
道是非平坦 的， 但是 每个 子 信 道 是 相 对 平 坦 的 ． 此 就 可 以 因
１ 全 相 位 的基 本 原 理 及 实现
全 相 位分 析 方 法 的 提 出 及 其 发 展 ． 本 思 想 是 为 了 解 根 决 信 号数 据截 断 产 生 的 截 断 误 差 而 提 出的 ［ 。 假设 研 究 的 ３ ］
刊、 林 山
（ 林 航 天 工 业 高 等 专 科 学 校 电 子 工程 系 ， 西 桂 广 桂林 ５１０） ４ ０ ４
摘 要
Ｏ Ｄ 是 下一代无线通信 的关键 技术之 一， ＦＭ 而频 率偏移会使 Ｏ Ｄ 的子载波 失去 正交性 ， ＦＭ 同时 给系统带 来
Ｉ Ｉ引 起 系 统性 能 严 重 下 降 。针 对 这 一 情 况 ， Ｃ， 文章 提 出 利 用 全 相 位 Ｆ Ｔ 来 解 决 频 偏 问题 。全 相 位 Ｆ Ｔ利 用 Ｆ Ｆ 自身 的频 谱 分 析 功 能 来 实 现 对 信 号 相 位 和 振 幅 的 判 决 。经 理 论 证 明 它 的 相 位 误 差 得 到 减 少 ， 由频 偏 引起 的 且 泄 漏 远 小 于 基 于 Ｆ Ｔ 的 ＯＦ Ｆ ＤＭ 系 统 ， 同时 振 幅 和 频 率 通 过 全 相 位 校 正 可 以 得 到 弥 补 ； 技 术 还 可 以 降 低 信 该 道 噪 声 对 系 统 的 影 响 。 最后 ， 过 实 例 仿 真 验 证 了该 系 统 的 性能 是 高 于 传 统 ＯＦ 通 ＤＭ 系 统 的 。
关 键 词 正交频分 复用 ； 全相位 Ｆ Ｔ； Ｆ 频率偏移 ； 系统分析
中 图分类 号 ： Ｎ ２． Ｔ ９９５
文献 标 志码 ： Ａ
文章 编号 ：０９ ｏ３２０）４ ０１ ３ １Ｏ—１３（Ｏ８ｏ—０ｏ一ｏ
无 线 信 道 的频 率 响 应 曲线 多 是 非 平 坦 的 ， ＯＦ Ｍ 技 因此 对 于 要求 子 载 波严 格 同 步 的 ＯＦ Ｍ 系 统 来 说 ， 波 的 而 Ｄ Ｄ 载 术 的 主要 思 想 就 是 在 频 域 内将 给 定 信 道 分 成 许 多 正 交 的 子 频 率 偏 移 带来 的影 响会 更 加 严 重 ， 果 不 采 取 措 施 对 这 种 如
２０ ０ ８年 第 ４期
（ 总第 ５ ２期 ）
桂林 航天 工业 高等专科 学校学 报
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