基于OFDM的调制解调技术
基于OFDM的高速遥传电缆调制解调器设计
tm.Th d l o / e d ltr d p s DM ( t o o a F e u n yDi s nMut lxn )tc — e eMo ua rD mo uao o t t a OF Orh g n l rq e c v i lpe ig eh io i
n lg o s le t e a tn m y b t e h ih s e d d t r n miso n h i td c b e b n — o o y t o v h n io ewe n t e h g —p e aa ta s s in a d t e l mie a l a d wit . Th rn il fOF dh e p icp eo DM sito u e is. B s d o h i n r d c d f t a e n t e OFDM rn il ,a c i c u e bo k r p icpe rh t t r lc e
关键 词 :测井仪器 ;高速遥传 ; 正交频分复用 ;电缆调制 / 解调器 ; 数字信号处理器 ;傅里叶变换
中 图 分 类 号 :TP 7. ; ( 3 . 242 ) 82 4 文 献 标 识 码 :A
D s no g -p e a l T l t d ltrD mo uao ae nO D ei f g HihsedC be ee r Mo uao/ e d ltrB sdO F M me y
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维普资讯
第 3 O卷
第5 期
测
井
技
术 Байду номын сангаас
V0 . O No 5 13 .
Oc 2 0 t 06
20 年 1 06 0月
OFDM符号调制解调
1.1OFDM符号调制/解调图1 OFDM调制器结构OFDM调制器的结构由采样补0机构、IFFT变换机构、并串转换机构、缓冲器和定时发送机构组成。
采样补0机构。
进行IFFT计算时, IFFT的运算过程是纯数学运算,必须认为的赋予数据物理意义。
输入的数据时频域信息,每一个数据代表了对应频点上的采样值,输入数据的数量代表了以采样频率权值的频域采样值,假设输入数据的数量为n,每两个数据之间的频率间隔为f,则采样速率为nf,也就是说输入数据是在带宽为nf范围内的均匀采样值。
输出的数据是时域信息,假设OFDM 每一个符号时间为T,IFFT输出数据的数量为n,那么输出数据的采样频率即为n/T,根据奈奎斯特采样定理,如果信号的带宽为f1,那么如果要准确表达被采样信号的频域信息,采样速率至少为2f1。
鉴于上述理由,在进行IFFT变换时,必须在有效数据的前端至少需要插入与参与计算数据同等数量的0已提高采样速率,以便跟准确利用时域数据表达频域信息,这就是采样补0机构存在的原因。
在DRM系统的A模式当中,定义OFDM符号的有效时间Tu由288个基本时间T构成,参与IFFT变换的输入数据至少为288个,每两条子载波之间的间隔为41+2/3HZ,也就是输入数据的带宽为12KHz,根据奈奎斯特采样定理,采样速率至少为24KHz,也就是参与运算的数据最少为576个,进而至少需要在288个有效数据之前插入288个0值。
值得注意的是,根据以上计算思路,可以认定DRM 广播系统标准中给出的载波数量,仅针对的是10Hz带宽的信号,对于4.5KHz、5kHz、9kHz、18kHz和20kHz需要重新考虑子载波的数量,即进行IFFT变换输入数据的数量。
IFFT变换机构。
IFFT变换机构的主要功能是将频域信息转化为对应的时域信息,该环节的理论基础相对充实,不再赘述,但需要明确的一点是输入数据的数量与输出数据的数量相同。
循环嵌缀生成机构。
循环前缀是OFDM技术中很有意思的一种技术,它的使用几乎消除了使用均衡器的必要。
第2章 调制解调技术-OFDM及扩频技术
IFFT
IFFT输 出
IFFT
时间 Tg Ts 符 号N- 1 符 号N 符 号N+ 1 TFFT
图2-71 保护间隔的插入过程
保护间隔与循环前缀——加循环前缀
FFT积分区间
第三节、 OFDM多载波调制技术
三. OFDM系统性能
1. 抗脉冲干扰
OFDM系统抗脉冲干扰的能力比单载波系统强很多。
第三节、 OFDM多载波调制技术
一. OFDM基本原理
二. OFDM信号调制与解调
三. OFDM系统性能
一.OFDM基本原理
数字调制解调方式可采用并行体制。
多载波传输系统是指将高速率的信息数据流经串/并变换
分割为若干路低速率并行子数据流,然后每路低速率数据采 用一个独立的载波进行调制,最后叠加在一起构成发送信号。
Rb BOFDM N N 1 bit / s / Hz
• OFDM系统的频谱利用率比串行系统提高近一倍。
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
二.扩频码介绍
三.扩频调制性能
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
• 扩频(spread spectrum)通信是指用来传输信息的信号带宽远远 大于信息本身带宽的一种传输方式。 • 在通信的一些应用中,我们要考虑通信系统的多址能力,抗干 扰、抗阻塞能力以及隐蔽能力等。 • 扩频技术是解决以上问题的有效措施。 扩频通信理论基础来源于信息论中的香农公式:
0
m
(t ) cos mtdn (t ) cos ntdt 0
原信号的码宽为T,速率为1/T, OFDM信号的符号长度为Ts, Ts=MT。每个子载波速率为1/MT。 得每路子信号的带宽为△f=1/Ts
OFDM调制的过程及原理解释-个人笔记
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。
ofdm技术及其应用教案
ofdm技术及其应用教案一、教学内容本节课选自《通信原理与技术》的第十章,具体内容为OFDM技术的基本原理及其应用。
详细内容包括:OFDM技术的背景、发展历程、基本原理、调制与解调过程、关键技术及其在无线通信领域的应用。
二、教学目标1. 理解OFDM技术的基本原理,掌握其调制与解调过程。
2. 了解OFDM技术在我国无线通信领域的发展状况,认识到其应用的重要性。
3. 学会分析OFDM系统的性能,并掌握改善系统性能的方法。
三、教学难点与重点教学难点:OFDM技术的调制与解调过程、系统性能分析。
教学重点:OFDM技术的基本原理、应用场景及关键技术。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体教学设备、PPT课件、黑板、粉笔。
五、教学过程1. 导入:通过介绍多径衰落对无线通信信号的影响,引出OFDM 技术的背景和优势。
2. 知识讲解:1) OFDM技术的发展历程。
2) OFDM技术的基本原理。
3) OFDM技术的调制与解调过程。
4) OFDM技术的关键技术。
5) OFDM技术在无线通信领域的应用。
3. 实践情景引入:以4G/5G通信技术为例,分析OFDM技术的实际应用。
4. 例题讲解:讲解一个典型的OFDM系统设计实例,让学生了解系统设计过程。
5. 随堂练习:让学生设计一个简单的OFDM系统,巩固所学知识。
六、板书设计1. OFDM技术背景与发展历程。
2. OFDM技术基本原理与关键技术。
3. OFDM系统调制与解调过程。
4. OFDM技术在无线通信领域的应用。
七、作业设计1. 作业题目:分析一个实际的OFDM通信系统,计算其系统性能。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课教学过程中,注意引导学生关注OFDM技术的实际应用,提高学生的实践能力。
2. 拓展延伸:鼓励学生了解OFDM技术的前沿研究,如大规模MIMO技术、波形设计等,培养学生的创新意识。
重点和难点解析1. OFDM技术的基本原理与调制解调过程。
2. OFDM技术的关键技术及其在系统性能改善中的应用。
利用IDFTDFT实现OFDM调制解调原理分析
利用IDFT/DFT实现OFDM调制解调原理分析于爽电子系MG1123068 2012-09-22摘要正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种,其基本思想是在频域内将信道分成若干正交子信道,每个子信道使用并行传输的子载波进行调制。
要实现OFDM传输系统,一般需要振荡源和相应的带通滤波器组,系统结构复杂,体现不出多载波传输的优势。
但是经过理论分析,多载波传输系统的调制与解调都可以用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform ,DFT)实现,而又由于DFT有著名的快速算法FFT(Fast Fourier Transform ,FFT),使得多载波传输系统实现起来大为简化。
本文通过分析OFDM调制解调基本原理,简要阐述了为何可以用IDFT/DFT来实现OFDM调制与解调。
1.1 OFDM调制基本原理从时域上看,OFDM是将一路高速数据流经过串/并转换变为N路速率较低的子数据流,用它们分别去调制N路子载波后再进行并行传输,每个子载波数据流的速率是原高速数据流的1/N,即符号周期扩大为原来的N倍,这样,就把一个宽带频率选择性信道划分成了N个窄带平坦衰落信道,有效的对抗了多径时延扩展,特别适合于高速无线数据传输。
OFDM选择时域相互正交的子载波,它们虽然在频域相互混叠,却仍能在接收端被分离出来。
OFDM系统调制基本原理框图如图1.1.1所示。
图1.1.1 OFDM调制基本原理上图中,x k(t)+jy k(t)是数字调制中映射后得到的IQ数据的复数表示。
当子载波采用普通的MPSK/MQAM 调制时,IQ数据在一个OFDM符号周期T0内是不变的,即与时间t无关,从而可以将x k(t)+jy k t简写成x k+jy k。
令d k=x k+jy k,则OFDM基带复信号的表示形式为:s t=x k+jy k e jkω0tN−1k=0=d k e jkω0t N−1k=0为进行数字信号处理,对其进行采样,T0时间内采样N点,采样间隔为T0N。
ofdm索引调制
ofdm索引调制摘要:1.OFDM 简介2.索引调制的概念3.OFDM 与索引调制的关系4.索引调制在OFDM 系统中的应用5.索引调制的优缺点正文:1.OFDM 简介正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称OFDM)是一种多载波调制技术,广泛应用于无线通信领域。
它通过将高速数据流通过频谱分析,分配到若干个较低频率的子载波上,从而实现高速数据的传输。
这种技术具有很强的抗干扰能力,适用于高速数据传输和多用户接入的场景。
2.索引调制的概念索引调制(Index Modulation,简称IM)是一种调制方式,其基本思想是在频域的每个子载波上,通过改变符号的幅度和相位来表示数据符号。
在IM 中,数据符号被映射到复数平面上的点,这些点的横坐标表示幅度,纵坐标表示相位。
在OFDM 系统中,索引调制用于表示数据符号,提高数据传输的效率。
3.OFDM 与索引调制的关系OFDM 系统中,数据符号经过索引调制后,被分配到不同的子载波上。
每个子载波上的数据符号都经过索引调制,从而在频域上形成一组离散的点。
这些离散的点有利于后续的信号处理和同步。
同时,由于索引调制具有较低的峰均比,可以减小信号的失真和功率放大器的非线性失真。
4.索引调制在OFDM 系统中的应用在OFDM 系统中,索引调制应用于数据符号的调制和解调。
在调制过程中,数据符号经过索引调制后,被分配到不同的子载波上。
在解调过程中,接收端通过检测每个子载波上的符号,再将这些符号经过索引解调,还原出原始数据符号。
5.索引调制的优缺点索引调制的优点包括:(1)降低峰均比:由于索引调制是在频域上进行调制,可以有效降低信号的峰均比,减小信号失真和功率放大器的非线性失真。
(2)提高频谱利用率:索引调制可以将数据符号映射到不同的子载波上,从而提高频谱利用率。
(3)易于实现:索引调制在OFDM 系统中具有较低的复杂度,易于实现。
OFDM实验报告
OFDM课程实验报告课程名称:基于OFDM调制解调传输的通信系统.实验条件:MATLAB,SIMULINK实验设计思路:尽量保证各模块条理清晰,能很方便的从各子模块的名称中就可以很直观的理解该子模块是干什么用的,将同一个功能的元件打包封装成子系统,这样可以很方便的进行修改和以后的阅读。
第一章--------------前言,绪论OFDM的全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing,意为正交频分复用。
OFDM的思想可以追溯到20世纪60年代,当时人们对多载波调制做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里叶变换实现多载波调制的方法;20世纪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;进入20世纪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。
现在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)、高比特率数字用户线(如ADSL、VDSL)以及电力线载波通信(PLC)中得到了广泛的应用。
OFDM通信技术是多载波传输技术的典型代表。
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,利用快速傅里叶逆变换(IFFT,Inverse Fast Fourier Transform)和快速傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform)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。
OFDM通信系统调制解调器的研究和其FPGA实现
The Research and the FPGA Realization ofOFDM Telecommunication ModemAbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is a kind of digital modulation technology of multi-carriers which has many characteristics. It is suitable for the demand of the wireless telecommunications in high speed, broad band and mobility.This paper first describes the OFDM fundamental principle. For OFDM modulation, demodulation, characteristic and key technologies, it analyses them on theory and shows the more advantage than other modulating technology. Aim at channel estimation, deeply analyzes FFT-based cascade one-dimensional channel estimation algorithms and united iterative maximum likelihood semi-blind estimation algorithms, based on it, iterative maximum likelihood estimation algorithms is also described and compared by Matlab, both of them are validated.And then, OFDM system simulation platform is built with Matlab and Simulink. On this platform, the data curve is given for OFDM system based on various module parameter, just like multi-path fade, Gauss White noise and so on. Through analyzing the simulation result, some system performances can be appraised exactly.After combining the front several chapters and illuminating the OFDM system configuration and simulation analysis aimed to system characteristics, emphasis is design and implementation of OFDM baseband processing based on FPGA. According to802.16 protocol and OFDM characteristic, reasonable parameters are established. From modulator and demodulator to series-to-parallel conversion, QPSK mapping, sampling, pilot insertion, guard interval addition, IFFT/FFT and frame synchronization detection, paper makes design and implementation for every module of system, meanwhile present simulation waves and parameter explanation. Thereinto, due to limitation of fixed point, 24 float pointformat is design for system, and participated in IFFT/FFT with making full use of system resource and improving operation efficiency in parameter allowed. And IFFT/FFT based on FPGA is emphasized, for the problem that Algorithm operation time is excessively long and occupied resource is excessively more, new Algorithm with pipelining and less resource occupied is brought out and carried out. Putting it into OFDM baseband processing system, parameter is satisfied well. Afterward, based on OFDM theory, the system debugging and performance analysis is necessary to do and the feasibility of this design is proved.KEYWORDS:wirelessMAN, OFDM, FPGA, baseband processing, FFT/IFFTWritten by:Xia BinSupervised by:Lv JianpingOFDM通信系统调制解调器的研究及其FPGA实现第一章绪论第一章绪论随着以通信技术和计算机技术为标志的高科技的发展,人们的生活发生了日新月异的巨大变化。
OFDM调制解调系统的设计
OFDM调制解调系统的设计OFDM(正交频分复用)调制解调系统是一种用于高速数据传输的主要技术之一、它采用频域上的正交载波分割信号,提供了高效、可靠的数据传输方式。
本文将探讨OFDM调制解调系统的设计,并介绍其关键组成部分和性能优势。
首先,调制器将数据流分割成多个较低速率、正交的子载波,并对每个子载波进行调制。
这些调制子载波通过对数据进行调制,例如使用相位移键控(PSK)、正交振幅调制(QAM)或者混合调制方式,来传输不同的数据。
OFDM调制使用正交载波的特性,避免了多径干扰,提高了频谱效率。
其次,OFDM信号通过信道传输。
由于信道引起的时、频衰落效应,传输信号可能会衰减、延迟和失真,影响系统的性能。
因此,设计一个有效的信道估计和均衡算法对于提高OFDM系统的性能至关重要。
信道估计可以通过引入训练序列,在接收端对信道进行估计,然后进行频域上的均衡处理。
最后,接收机使用解调器来从接收的信号中解调和还原原始数据。
解调器通过提取每个子载波的调制信号,并应用相应的反调制方法对数据进行解调。
该过程包括载波同步、时间同步、频率补偿和解码等步骤。
解调器还需要进行信道估计和均衡处理来纠正信道引起的失真。
1.子载波数量:子载波数量决定了OFDM系统的频谱效率和性能。
子载波数量的选择应该平衡频谱效率和抗干扰性能。
2.调制方式:OFDM系统支持多种调制方式,如PSK、QAM或混合调制等。
为了提高系统性能,应该选择合适的调制方式。
3.信道估计和均衡算法:选择合适的信道估计和均衡算法对于降低信道引起的失真至关重要。
常用的方法包括最小二乘(LS)估计、线性补偿和时间域均衡等。
4.自适应调制和编码:OFDM系统可以应用自适应调制和编码技术,根据信道条件和需求动态地选择最佳调制和编码方式,来提高系统的容量和性能。
1.频谱效率高:OFDM系统可以将高速数据流划分为多个低速子载波,有效地利用了频谱资源,提高了频谱利用率。
2.抗多径干扰性能好:由于子载波之间正交,OFDM系统对多径干扰的抗干扰性能好。
基于OFDM的调制解调技术
OFDM — a e o u ai na dDe o u ai nTe h iue B dM d lto n m d lto c n q s s
Li u p n uJ n i g
( olg l tcl n fr t nE gne n , u a nvri f ehoo y h zo n 10 8 hn ) C l e f e r a adI omao n ier g H nnU iesyo cn lg ,Z u h u e oE c i n i i t T Hu a 4 2 0 ,C ia n
ห้องสมุดไป่ตู้
因此 就 可 较 好 地 消 除 信 号 波 形 间 的 干 扰 。 由于 在 O D 系统 中各子信道 的载波相互 正交 ,它们的频谱 F M 是 相互 重 叠 的 ,这样 不 仅 减 小 了子 载波 间 的相 互 干 扰 ,同时还提 高 了频谱 利用 率 。 O DM 增强 了抗频 率选择性衰 落和抗 窄带干扰 的 F
第2 卷 第 3 4 期
21 年 5 00 月
湖
南
工
业
大
学
学
报
VO . 4No 3 1 . 2
J u n l f n nUn v r i fT c n lg o r a o Hu a ie s y o e h o o y t
M a 01 y2 0
基于 OF M 的调制解调技术 D
组解调 器 。它将 不同载波 搬移至 零频 ,然后 在 1 个码
1 oFDM 调 制解 调 基本 原 理
O DM 是一 种无线环境 下 的高速传 输技术 。无线 F
信道 的频 率响应 曲线 大多是非平 坦 的 ,而根据 OF DM 技术 的特点 ,尽管 总的信道 是非平 坦的 ,具有频率 选 择性 ,但每个 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 ,
OFDM调制解调
1.实验目的学习理解OFDM的原理与机制,通过实验加深对OFDM流程的认知,并通过MATLAB代码编程,初步掌握简单的OFDM仿真。
2.实验原理OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),即正交频分复用技术,其为多载波调制的一种,也是目前广泛应用的一种调制技术。
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,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)。
由于子载波正交特性,OFDM的频谱利用率相对于普通的频分复用(FDM)技术,有着更高的频谱利用率,如下图所示图1 OFDM和FDM频谱图可以看到,OFDM存在频谱交叠,但是正交的子载波使得这种交叠的影响可以消除,从而从理论上说能够比FDM提升至少50%的频谱利用率。
一般的OFDM系统基本模型,可以如图2所示:图2 OFDM 基本模型图设OFDM 系统包含N 个子载波,各子载波频率为f i ,则一个OFDM 符号复数基带下可以表示为:120()-==∑i N j f t i i s t d e π (2.1)d i 为第i 个子载波上调制的数据,例如可以为QAM 和QPSK 信号等。
经过推论,为了保证子载波间正交性,各子载波频率间隔应为1T的整数倍,T 为OFDM 符号周期,则最小间隔即取1T ,且常取子载波频率f i =i T。
一个周期T 内进行N 点采样得到的离散OFDM 符号即可表达如下式:120()-==∑in N j N i i s n d eπ (2.2)由该表达式可以看出,OFDM 调制与IFFT 有很大的相似处,故可以采用IFFT 来进行实现。
3.实验内容本次实验在离散域进行一个简单的OFDM 调制实现,基本框架如下图所示:图3 实验基本框图实验中一些参数设置如下:子载波个数1024,采用4QAM星座映射调制,信噪比SNR范围设置为0-10dB,间隔大小为1dB,每个信噪比下蒙特卡洛循环100次。
(通信工程毕设)OFDM调制解调系统仿真与结果分析
(通信⼯程毕设)OFDM调制解调系统仿真与结果分析4 系统仿真与性能分析4.1 仿真参数设置结合OFDM调制解调系统原理图与仿真流程图,基于MATLAB软件平台,设置系统仿真参数,如表4-1所⽰:由OFDM系统原理和仿真流程可知,由信源产⽣⼀个待传输的⼆进制随机信号。
此处,我们以QPSK调制为例,根据表4-1设置的系统默认仿真参数,⼦载波数⽬1024个,每个⼦载波中OFDM符号数为50个,每OFDM符号数所含的⽐特数为2 bit,信噪⽐(SNR)为2 dB,经过运算、取整等操作,可产⽣⼀组包含20000(⼦载波数?符号数/载波?位数/符号)个由0和1构成的⼀维随机⼆进制数组,即待传信号,截取待传信号的前101(0—100)个码元,其对应的波形与经过OFDM系统传输、解调还原后所得到的信号波形,如图4-1所⽰:图4-1 待传输信号与解调还原信号对⽐图由图4-1可知,经过系统发送、传输、解调过后的信号经过并串变换后,还原后所得到的信号与原信号相⽐,存在数据出错的情况,即产⽣误码,此时的误码率如图4-3所⽰:图4-2 默认参数下QPSK调制的系统误码率误码率(SER)是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。
即,数据经过通信信道传输以后,接收端所接收到的数据与发送端发送的原始数据相⽐,发⽣错误的码元个数占发送端发送的原始数据的总码元个数之⽐,误码率的计算公式如下所⽰:误码率=错误码元数/传输总码元数⼀个通信系统在进⾏数据传输时的误码率越⼩,则说明该通信系统的传输精确度越⾼。
4.2 OFDM系统仿真实现以QPSK调制为例,系统的仿真参数为默认值。
即,⼦载波数⽬1024个,每个⼦载波中OFDM符号数为50个,每OFDM符号数所含的⽐特数为2 bit,信噪⽐(SNR)为2 dB。
4.2.1 待传信号与还原信号图4-3 待传信号与还原信号码元波形由仿真参数默认值及仿真程序,信源产⽣的随机序列的长度为20000(⼦载波数?符号数/载波?位数/符号),⼤⼩介于0到 1之间,经过取整后即得到长度为20000,⼤⼩为0或1的待发送的⼀维随机⼆进制数组。
用于OFDM调制解调模块的设计与实现
基金项目:国家自然科学基金资助项目(40571097)用于OFDM 调制解调模块的设计与实现淮永进1,屈晓声2,韩郑生1(1 中国科学院微电子研究所,北京100029;2 北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083)摘要:比较了正交频分复用(OFDM)中常用的四种调制解调工作模式,并对B PSK 、QPSK 、16QAM 和64QAM 四种调制方式的通用调制解调模块进行了优化设计,使之能根据接收端的误码率状况进行自动调整调制,采用共享64QAM 映射表整合16QAM 映射表ROM,通过对BPSK 和QPSK 的解调分析,由于星座点比较少,判决最后可以转换成映射关系,并将实部和虚部分别进行。
利用共享寄存器、数据选择器、减法器等器件进行数据优化整合运算。
通过FPGA 的仿真,对几种调制模式的资源消耗进行比较,在不影响性能的基础上优化后的资源占用得到极大降低。
关键词:共用ROM;共用寄存器;减法器和选择器;自动调整中图分类号:TN919 文献标识码:A 文章编号:1003 353X (2008)05 0440 03Design and Implementation of Universal Modulating Demodu latingModu le in OFDM SystemHuai Yongjin 1,Qu Xiaosheng 2,Han Zhengsheng 1(1 Institute of Microelectronics o f C AS ,Beijin g 100029,China;2 Electronic and En gineering Technology School ,Beihan g University ,Beijin g 100083,China)Abstract:Compared four modulation and demodulation modes used in OFD M (orthogonal frequency division multiplexing),the optimized system was designed for universal modula ting demodulating module based on the BPSK 、QPSK 、16QAM and 64QAM to enable it adjust modulation automatically according to the BER status of receiving port.Though BPSK and QPSK demodulation analysis,sharing 64QAM mapping table integrated 16QAM mapping tables,adjudication may be converted mapping and processed real ima ginary part respectively.The public ROM,public register,subtracted and selector were used for optimized integration computing.Through the FPGA simula tion,compared several modulation modes,the hardware resource of the optimized syste m was reduced greatly without influence on performance.Key words:public ROM;public register;subtracted and selector;auto c onditioning EEAC C:41500 引言随着技术和器件水平的发展以及对高速和可靠传输的要求,OFDM 技术应用越来越广泛,由于其具有高速数据传输能力、高效的频谱利用率和抗多径干扰等能力,成为通信的研究热点之一。
OFDM调制解调实验
通信原理实验报告班级:电信132 姓名:殷凯学号:实验目的:1. 掌握利用Matlab进行仿真的方法;2. 掌握OFDM调制解调的基本原理。
实验环境:电脑,Matlab软件。
实验原理:1.调制原理正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。
MCM的基本思想是把数据流串并变换为N路速率较低的子数据流,用它们分别去调制N路子载波后再并行传输。
因子数据流的速率是原来的1/N,即符号周期扩大为原来的N倍,远大于信道的最大延迟扩展,这样MCM就把一个宽带频率选择性信道划分成N个窄带平坦衰落信道,从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力,特别适合于高速无线数据传输。
OFDM是一种子载波相互混叠的MCM,因此它除了具有上述毗M的优势外,还具有更高的频谱利用率。
OFDM选择时域相互正交的子载波,创门虽然在频域相互混叠,却仍能在接收端被分离出来。
如图:2. OFDM 信号的解调上述描述的OFDM 系统的实现需要大量的正弦波发生器、滤波器、调制器和相干解调器,因此所需的设备比较复杂。
we1nstein 和Ebert 提出了采用离散傅立叶变换(DFT)来实现多载波调制。
随着数字信号处理技术的发展,可以采用快速傅立叶变换(FFT)技术实现,大大降低了OFDM 技术实现的复杂程度,使得OFDM 技术越来越广泛的应用在各种移动通信系统中。
为了叙述的简洁,忽略矩形函数,并令()0,/s s t s t T T N ==对信号以的速率进行采样,/(0,1,...,1)t nT N n N ==-即令可以得到:()()10/exp 2/ 01N n k k s s nT N d j nk N n N π-===≤≤-∑可以看到n k s d IDFT 等效为进行运算。
同样在接收端,为了恢复出原始的数据符,n k s d DFT 可以对进行变换,得到:10exp(2/) 01N k n n d s j nk N k N π-==-≤≤-∑根据上述分析可以看出,OFDM 系统的调制和解调可以分别由IDFT/DPT 来代替。
OFDM调制
OFDM调制OFDM原理OFDM是多载波调制的一种。
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间相互干扰ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。
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。
OFDM的优点1.可以有效地对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。
由于OFDM是多载波宽带系统,而当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时,只有落在频率凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响,其他大量的子载波未受损害,因此系统总的误码率性能要好得多。
2.OFDM技术抗窄带干扰性很强,因为这些干扰仅仅影响到很小一部分子信道。
3.多载波的产生、调制与解调,可以用基于IFFT/FFT的方法来实现。
4.频谱利用率很高,当子载波个数很大时,系统的频谱利用率趋于2(b/s)/Hz。
5.由于OFDM技术采用了循环前缀(即在符号有效期前面加入保护间隔),抗码间干扰(ISI)能力很强。
6.很容易实现单频网(SFN),节约频谱,节约功率。
OFDM的缺点1.对子载波之间的正交性有严格的要求,易受频率偏差的影响,正交性收到破坏,会造成子信道间干扰(ICI)。
2.OFDM系统有高的峰值功率/平均值功率比,对A/D或D/A及功率放大器线性有高的要求。
OFDM符号一个OFDM 符号就是经过IFFT 和加CP 之后的符号,因为把高速串行符号变成了低速并行符号,所以其长度(和单载波系统相比)是原来的N 倍,N 是FFT 点数。
导频的作用离散导频:交错排列,用于时频域信道估计。
连续导频:左右对称排列,频率跟踪、相位校正,以及承载72比特系统信息。
子载波间隔的选择OFDM 系统的子载波间隔选择取决于频谱效率和抗频偏能力的折中。
OFDM调制解调
西北工业大学明德学院毕业论文(设计)开题报告OFDM的应用又涉及到了利用移动调频和单边带(SSB)信道进行高速数据通信、陆地移动通信,数字音频广播(DAB)、高清晰度数字电视(HDTV)和无线局域网(WLAN)。
随着DSP芯片技术的发展,格栅编码技术、软判决技术、信道自适应技术等成熟技术的应用,OFMD技术的实现和完善指日可待。
由于技术的可实现性,在二十世纪90年代,OFDM广泛用干各种数字传输和通信中,如移动无线FM信道,高比特率数字用户线系统(HDSL),不对称数字用户线系统(ADSL),甚高比特率数字用户线系统HDSI〕,数字音频广播(D AB)系统,数字视频广播(DVB)和HDTV地面传播系统。
1999年,IEEE802.ll a通过了一个SGHz的无线局域网标准,其中OFDM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。
欧洲电信组织(ETsl)的宽带射频接入网的局域网标准HiperiLAN2也把OFDM定为它的调制标准技术。
2001年,IEEE802.16通过了无线局域网标准,该标准根据使用频段的不同,具体可分为视距和非视距两种。
其中,使用2一11GHz许可和免许可频段,由于在该频段波长较长,适合非视距传播,此时系统会存在较强的多径效应,而在免许可频段还存在干扰问题,所以系统采用了抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上有明显优势的OFDM调制,多址方式为OFDMA。
而后,I EEE802.16的标准每年都在发展,2006年2月,IEEE802.16e(移动宽带无线城域网接入空中接口标准)形成了最终的出版物。
当然,采用的调制方式仍然是OFDM。
2004年11月,根据众多移动通信运营商、制造商和研究机构的要求,3GPP 通过被称为LongTermEvolution(LTE)即“3G长期演进”的立项工作。
基于OFDM的单芯电缆调制解调系统设计与仿真
Ab ta t I x liain o i a d n t r lg s t e a u to a u u la e r m o h l sr c : n e p ot t fol n a u a a , h mo n fd t m p o d d fo d wn oe o
D NG Hu- a ,I u mi.Z O iun . R i n HANG Gun -u j I a gy
( ol eo c a i l n lcr a E gn eig C lg fMehnc dE etcl n ie r ,HabnIsi t o eh oo y e aa i n ri n t ue fT cn lg ,Habn t ri,Heo gi g 10 0 , hn ) i n j n 5 0 1 C ia l a
董惠娟,李瑞敏 , 张广 玉
( 哈尔滨工业大学机 电工程学 院, 龙江 哈尔滨 10 0 ) 黑 5 0 1 摘要 :测井技术的成像化和组合化发展使得井下仪器上传的数据量越来越 大 , 需要 开发高效率 的通 信系统 以解决 数控测井 中的通信瓶颈 。提 出了一种基于正交频分复用 O D Orh g nl rq ec v inMut l ig 的单 F M( to o a F eu nyDis lpe n ) io i x 芯测井 电缆调制解调系统方案 , 并完成 了实 现此方 案的软 硬件系统设 计 。此外 , MA A 在 TL B中进 行 了系统级 仿 真, 模拟了调制解 调系统的实现过程 和所需 的数字信号处理方法 , 仿真结果 表明设计正 确 、 可行 。设 计中采用 了调 制解调技术 OF M, D 使单 芯电缆测井系统的数传速率 从原来 多用 的 2 . bts 2 8k i 提高到 1 2 4k i s满 足 了成像 / 0 . bt , / 测井及组合测井对单芯电缆测井系统的数 据传 速率要求 。 关键词 :测井 系统 ;正交频 分复用 O DM; F 单芯 电缆 ; 速率 ; 传 调制解调系统 ;MA TI AB仿真
基于OFDM的调制解调技术
基于OFDM的调制解调技术
刘俊萍
【期刊名称】《湖南工业大学学报》
【年(卷),期】2010(024)003
【摘要】介绍了OFDM调制解调技术的基本原理及算法,基于IP Core-Xilinx Fast Fourier Transform V3.2软件,设计了OFDM调制解调系统各模块参数及硬件结构,并利用matlab仿真验证了系统结构和各算法设计的正确性.
【总页数】3页(P60-62)
【作者】刘俊萍
【作者单位】湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南,株洲,412008
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.05
【相关文献】
1.高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现 [J], 宋红军
2.高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现 [J], 林燕
3.OFDM调制解调技术 [J], 郎俊杰;乔强
4.基于OFDM系统的调制解调技术 [J], 李振娜
5.自适应OFDM系统中各种调制解调技术的性能分析 [J], 李欣;郝建华;许斌;崔永;王传鑫
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湖南工业大学学报 Journal of Hunan University of Technology
Vol.24 No.3 May 2010
基于 O F D M 的调制解调技术
刘俊萍
(湖南工业大学 电气与信息工程学院,湖南 株洲 412008)
摘 要:介绍了 OFDM 调制解调技术的基本原理及算法,基于 IP Core-Xilinx Fast Fourier Transform V3.2 软件, 设计了 OFDM 调制解调系统各模块参数及硬件结构,并利用 matlab 仿真验证了系统结构和各算法设计的正确性。
[4] 杨 兴,谢志远. OFDM 中 FFT 处理器的设计及 FPGA 实 现[J]. 电测与仪表,2008,45(7) :37-40. Yang Xing,Xie Zhiyuan. Design and FPGA Implementation of FFT Processor for OFDM[J]. Electrical Measurement & Instrumentation,2008,45(7) :37-40.
在 OFDM 的调制和解调过程中,IFFT/FFT 是至关 重要的一环。本设计采用 IP Core-Xilinx Fast Fourier Transform V3.2实现OFDM调制解调系统中的IFFT /FFT 运算模块。
所设计系统的调制解调参数为:ⅰ)输入数据位 宽 16;ⅱ)采用 Scaled fixed-point 算法;ⅲ)转换长度 为 8 ;ⅳ)采用允许连续处理输入数据的 Pip elin ed , Streaming I/O 结构;ⅴ)自然顺序输出。
[3] 樊昌信,曹丽娜. 通信原理[M]. 6 版. 北京:国防工业出 版社,2007. Fan Changxin,Cao Lina. Principles of Communications[M]. 6th ed. Beijing:National Defence Industrial Press,2007.
3 O F D M 调制解调系统设计
利用 matlab 可以很方便的搭建复杂的调制解调系 统,一方面它的函数有现成的,再者它有非常强大的
4 系统仿真实现
为了验证算法的正确性,采用理想信道,通过比 较输入和输出,便可验证算法的正确性和系统结构的 合理性。常用的系统仿真方法有 2 种,一种是根据图 1 所给出的调制解调系统结构编写 M 文件[7]来完成,另 一种是采用大规模可编辑逻辑器件(FPGA)电路仿真 完成。本系统的仿真是通过编写 M 文件[7]来完成的。 由于系统的 M 文件比较大,不便于放在论文中,下面 将仿真结果采集如下,图 2 为 OFDM 调制解调系统的 matlab 仿真结果。
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湖 南 工 业 大 学 学 报
20活性实现 OFDM 的调制解调, 不仅可以提高处理速度,并且具有灵活性高,开发费 用低、周期短,升级简单等特点。对于实现并行算法 与硬件结构的优化配置起到一定的作用。
参考文献:
图 2 OFDM 调制解调的 matlab 仿真图 Fig. 2 The matlab simulation of OFDM
关键词:OFDM 调制解调;FFT;matlab 仿真 中图分类号:TN915.05 文献标志码:A 文章编号:1673-9833(2010)03-0060-03
OFDM-Based Modulation and Demodulation Techniques
Liu Junping (College of Electrical and Information Engineering, Hunan University of Technology,Zhuzhou Hunan 412008,China)
Abstract:The basic principle and algorithms of OFDM modulation and demodulation are introduced. Based on IP CoreXilinx Fast Fourier Transform V3.2, the module parameters and hardware structure of OFDM modution and demodution system are designed. And the system structure and algorithm design correctness are simulated with matlab.
最后,将调制解调后的输出信号与输入信号进行 比较,即
输入信号:(00011010001111001101101000101111), 输出信号:(00011010001111001101101000101111), 发现两者是完全一致的,说明系统结构的设计合理, 算法正确。这对 OFDM 调制解调系统的设计具有重要 的意义。
modulation and demodulation
通过 matlab 仿真计算得到 OFDM 码元信号的实部 和虚部,结果见表 1。
表 1 O F D M 码元信号的实部和虚部 Table 1 The real and imaginary OFDM code
实
部
7.500 000 -1.140 210e -4.031 500e -1.140 210e -4.025 000e
1 O F D M 调制解调基本原理
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,而根据 OFDM 技术的特点,尽管总的信道是非平坦的,具有频率选 择性,但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,
因此就可较好地消除信号波形间的干扰。由于在 OFDM 系统中各子信道的载波相互正交,它们的频谱 是相互重叠的,这样不仅减小了子载波间的相互干 扰,同时还提高了频谱利用率。
OFDM 增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的 能力。在单载波系统中,单个衰落或者干扰可能导致 整个链路不可用,但在多载波的 OFDM 系统中,只会 有一小部分载波受影响。通过合理地挑选子载波位 置,可使 OFDM 的频谱波形保持平坦,同时保证了各 载波之间的正交。OFDM 的接收机实际上是通过 FFT (fast fourier transform,即快速傅里叶变换)实现的一 组解调器。它将不同载波搬移至零频,然后在 1 个码 元周期内积分,其它载波信号因其与所积分的信号正 交,故不会对信息的提取产生影响。OFDM 的数据传 输速率与子载波数量有关。
-1.140 210e 7.875 000 1.140 210e 7.500 000 1.140 210e
虚
-3.262 500e -1.940 210e
1.600 000e -3.565 210e -3.212 500e
部
3.402 097 -1.625 000e -1.284 790e -3.262 500e -1.940 210e
对式(5)进行速度为 t=n ,可得:
的 A/D 转换,即令
图 1 基于 simulink 的 OFDM 调制解调系统结构 Fig. 1 OFDM modulation/demodulation system structure
based on simulink
在调制解调模块中,设置参数 fwd_inv='0'(FFT 运 算),scale= "0000"(因为星座映射后的码元不会因为 有限字长而引起有效数据位丢失)。
Keywords:OFDM modulate and demodulate;fast fourier transform;matlab simulation
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,即 正交频分复用技术)是一种高效的多载波调制技术[1], 它能够有效地对抗频率选择性衰落和窄带干扰。其主 要思想是在信号传输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 1 个子载波进行调制,且 各子载波并行传输[2]。它采用一种不连续的多音调技 术,将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成为 单一的信号,从而完成信号的传送。
收稿日期 :2010-03-19 通信作者 :刘俊萍(1980-),女,山西五寨人,湖南工业大学教师,硕士,主要研究方向为电力电子与电子信息, 通信作者 :E-mail:42817805@