频分复用论文
正交频分复用技术及其在无线网络中的应用
正交频 分复 用技术及其在无 线网络 中的应用
吉淑娇 ，高林林
（ 长春大学 电子信息工程学院 ，吉林 长春 １０ ２ ） ３ ０ ２
摘
要： 正交频分 复 用技 术 （ Ｆ Ｍ） 一 种特 殊 的 多载 波传 输 方 案。 它 能 够有 效地 克服 频 率 选择 ＯＤ 是
性 衰 落， 因此 目前 它是 在 宽带无 线通信 中广泛 应 用的 一种技 术。本 论 文主 要是 介 绍 Ｏ Ｄ 的一 些 ＦＭ
为零 。
关键 词 ： 交频 分复 用技 术 （ Ｆ Ｍ） Ｈ ｐ ｒＡ ／ ； Ｔ Ａ 正 Ｏ Ｄ ； ｉｅＬ Ｎ ２ ＭＡ Ｌ Ｂ 中图分 类 号 ： Ｎ １ ． ２ Ｔ ９９７ 文献标 识码 ： Ａ
ＯＤ Ｆ Ｍ它 可 以被看作 是一 种调制 技 术 ， 也可 以当作 一 种 复用 技术 。Ｏ Ｄ 把 高速 的 数据 流通 过 串并 变 ＦＭ 换 ， 配到 速度 相对 较低 的若 干个 频率 子信 道 中进 行传 输 ， 分 而且 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ技 术很 好 地利 用控 制方 法 ， 频 率利 使 用率有 所 提高 。 目前 Ｏ Ｄ 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， 如数 字 ＦＭ 例 视频广 播 、 高清 晰度 电视 、 线局域 网等 … 。 无 Ｍａ ａ ｔｂ是集 数值计 算 、 ｌ 符号运 算及 图形处 理 等强 大 功 能于 一体 的科 学 计 算 语 言 ， 以直接 处 理矩 阵 或 可 者数组 ， 句精炼 ， 程效率 高 ，ｉ ｌ ｋ软件 包是 Ｍａａ 境下 的仿 真工具 ， 语 编 Ｓ ｉ ｍｕｎ ｔｂ环 ｌ 它可 以进行 动态 系统建模 、 仿 真及综 合分 析 。Ｓｍ ｌ ｋ提供 了 ｓ函数 ， ｉｕｉ ｎ 即系统 函数 ， 使 用户 可 以 利用 Ｍ ｔｂ Ｃ 语 言 ， 它 ａｌ ， ａ Ｃ＋ ＋语 言 以及 ＦＲＲ Ｏ Ｔ ＡＮ等语 言 的程序 创建 自定 义的 Ｓ ｌ ｋ模块 。 ｉ ｉ ｍｕｎ
正交频分复用技术在通信系统中的应用
正交频分复用技术在通信系统中的应用随着科技的不断发展和进步，通信技术也不断更新换代。
正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是目前较为常用的一种数字通信技术。
在国内外广泛用于电视、卫星通信、无线电信等领域。
本文将以正交频分复用技术在通信系统中的应用为主题，阐述其原理、特点以及在通信系统中的重要性。
一、正交频分复用技术的原理正交频分复用技术是利用FFT（Fast Fourier Transform）在频域上划分出多个正交信道，并可将多个数据流分别调制到不同的正交子载波频段上，从而实现多用户数据的同时传输。
具体而言，普通的频分复用将信号分成不同的频段，每个频段中只能传输一条数据流。
而正交频分复用技术则在频域上将信号分成多个正交子载波频段，不同的数据流被传输到不同的子载波中。
在接收端，使用IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）将信号从频域变换到时域，以实现多用户数据的同时接收。
二、正交频分复用技术的特点正交频分复用技术具有以下几个特点：1、高效率：正交频分复用技术可以利用频谱资源，将多个数据流同时传输，从而提高了频谱利用率。
可以说，其传输效率是目前通信技术中比较高的。
2、抗多径衰落能力强：由于其多个正交子载波频段之间没有耦合，因此在传输时不会相互干扰，同时其在复杂的多径环境下的抗衰落能力也比较强。
3、灵活性强：由于正交频分复用技术可以将多个数据流同时传输，因此可用于传输语音、视频等不同类型的数据，且其传输方式灵活，可根据具体需要进行分配。
4、控制复杂度低：正交频分复用技术的实现不复杂，计算复杂度低，相比其他通信技术更易于实现。
三、正交频分复用技术在现代通信系统中占据了非常重要的地位。
它以其高效率、抗干扰、灵活性和实现容易等优点，成为目前通信领域中主流的数字调制技术，其应用广泛，主要体现在以下几个方面：1、卫星通信领域：正交频分复用技术在卫星通信中广泛应用，能够实现多项业务的保障，提升通信效率，从而满足客户多种需求，是目前国内外常用的卫星通信技术之一。
正交频分复用技术的优势与不足
正交频分复用技术的优势与不足正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM）是一种多载波调制技术，可以在有限的频谱上传输更多的数据。
OFDM技术在无线通信领域得到了广泛的应用，如Wi-Fi、4G和5G等。
它的优势是显而易见的，但同时也存在一些不足之处。
本文将从多个角度对OFDM技术的优劣进行全面评估。
1. 优势（1）高效利用频谱资源OFDM技术能够将频谱分成若干个子载波，每个子载波可传输少量数据，但所有子载波叠加在一起，总的数据传输量却是非常可观的。
这种频谱的高效利用，使得OFDM技术能够在有限的频谱范围内实现更高的数据传输速率。
（2）抗多径衰落在无线通信中，多径效应是一个常见的问题，会导致信号衰落和失真。
由于OFDM技术将原始信号分成多个子载波进行传输，因此即使某些子载波受到了多径效应的影响，其他子载波仍然可以正常传输数据，从而提高了信号的抗多径衰落能力。
（3）易于实现和解调OFDM技术的调制和解调过程相对简单，能够利用快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）实现高效的信号调制和解调，这使得OFDM技术在实际应用中更加容易实现和部署。
2. 不足（1）对频率同步要求高由于OFDM技术使用了大量的子载波进行数据传输，对于接收端来说，需要对这些子载波的频率进行精确的同步，如果同步出现偏差，就会导致子载波之间相互干扰，从而降低了系统性能。
（2）对射频前端性能要求高在实际应用环境中，OFDM技术对射频前端的性能要求较高，尤其是对动态范围和线性度等参数的要求。
如果射频前端的性能无法满足要求，就会导致信号失真和误码率增加。
（3）容易受到窄带干扰由于OFDM技术对频谱进行了高度分割，因此在频谱内出现窄带干扰时，往往会影响多个子载波，从而导致整个系统性能下降。
总结OFDM技术作为一种高效的多载波调制技术，在无线通信领域有着广泛的应用前景，但同时也存在一些不足。
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 applicationresearchAbstract 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淮北师范大学2015届学士毕业论文频分复用原理及其应用目录1.引言 (1)2频分复用基本原理及实现 (2)2.1频分复用的基本原理 (2)2.2 频分复用系统应用及其特点 (2)3正交频分复用基本原理及实现 (4)3.1正交频分复用原理 (4)3.2 DFT的实现 (6)3.3 正交频分复用的优缺点 (8)4频分复用原理的应用 (9)4.1系统仿真主要模块的介绍 (9)4.2频分复用系统仿真的实际应用分析 (9)4.3 仿真结果分析 (14)结论 (15)参考文献 (16)致谢 (17)淮北师范大学2015届学士毕业论文频分复用原理及其应用1.引言在通信系统中，一般情况下用来传输信号的物理信道的传输能力是比一路传输信号的需求要大的很多，这时候就可以让多路信号共同来利用该物理信道。
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。
频分复用的原理和优缺点
畅通无阻！频分复用的原理和优缺点
随着移动通信技术的不断发展，对信号传输效率和带宽的需求越
来越高。
频分复用技术应运而生，成为现代通信网络中不可或缺的一环。
本文将从原理和优缺点两个方面来详细介绍频分复用技术。
一、原理
频分复用技术是将一个频段分成若干个较窄的子频段，每个子频
段只用于传输一路信号。
每个子频段都可以独立传输一个通信信道，
这样可以在同一个频段上实现多个信道之间的并行传输。
例如：一个频段大小为10MHz，它被分成5个大小为2MHz的子频段。
每个子频段可以独立传输一个通信信道，这样就可以在同一个频
段上同时传输5条不同的通信信道。
这样，每条信道就不会相互干扰，相互之间独立运行。
这种方法可以迅速提高信道的数量，从而提高整
个系统的信道带宽和通信吞吐量。
二、优缺点
频分复用技术的优点在于：
1.可以提高信道的数量和带宽，增加数据传输速率。
2.不同的频道之间互相独立，互不干扰，提高了通信质量和稳定性。
3.可以充分利用现有频谱资源，减少频谱的浪费。
缺点在于：
1.频分复用技术需要具备高计算能力，需要运用复杂的算法实现对信号的分割和传输控制。
2.由于各信道之间采用的是分时复用方式，传输速率较低，对实时性要求高的场景不太适用。
结语：
总的来说，频分复用技术是一种非常优秀的信号传输技术，它可以大大提高通信质量和效率，但它也有一些缺点需要克服。
我们相信在未来的通信技术中，频分复用技术将会发挥越来越重要的作用，为人们的通信带来畅通无阻的体验。
频分复用的基本原理
频分复用的基本原理嘿，朋友！今天咱们来聊聊一个超酷的技术——频分复用。
你可能会想，这是个啥玩意儿啊？别急，听我慢慢给你讲。
我有个朋友叫小李，他在一家通信公司工作。
有一次我去他公司玩，看到那些复杂的设备和线路，我都懵了。
我就问他：“小李啊，这些东西到底是怎么让我们的手机能打电话、上网的呢？”他就开始给我讲频分复用。
简单来说，频分复用就像是住在公寓里的不同住户。
你看啊，一个公寓有很多房间，每个房间都住着不同的人，大家虽然都在这一个大楼里，但各自有各自的空间。
频分复用里的频率就像这些房间。
在通信的世界里，有好多不同的信号要同时传输，比如说你在打电话的语音信号，还有你在刷视频的视频数据信号。
这些信号就像不同的住户，它们不能乱挤在一起啊。
那怎么办呢？就把不同的信号分配到不同的频率范围里去，就像把不同的住户安排到不同的房间。
这就是频分复用的基本思路。
咱再详细说说。
比如说有三个信号，信号A、信号B和信号C。
我们就把信号A放到一个特定的频率段，这个频率段就像是给信号A专门打造的小天地。
信号B呢，就放到另外一个频率段，信号C也有它自己的频率段。
这就好比在一条宽阔的马路上，我们划分出不同的车道，红色的汽车在左边车道跑，蓝色的汽车在中间车道跑，绿色的汽车在右边车道跑。
每个车道上的汽车可以互不干扰地行驶，各个频率段上的信号也能互不干扰地传输。
我当时就问小李：“这听起来是挺好的，可是怎么就能做到把信号准确地放到它该去的频率段呢？”小李笑了笑说：“这就需要一些特殊的设备啦。
”他拿了个类似调制解调器的东西给我看。
这个设备就像是一个超级管理员。
它的工作就是把不同的信号进行调制，让信号能够适应它要去的那个频率段。
这就好比是把一个要去外国旅游的人打扮成那个国家的样子，让他能融入那个环境。
比如说信号A本来是一种原始的信号形式，经过调制解调器这个超级管理员的操作，就变成了适合在它自己频率段传输的信号。
那接收端怎么办呢？总不能接收到一堆乱糟糟的东西吧。
正交频分复用OFDM技术
现代通信技术概论正交频分复用OFDM技术罗胜银201214801146摘要：OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用，是一种特殊的多载波调制技术。
OFDM全称为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是一种新型的高效的多载波调制技术，它能够有效地对抗多径传播，使受到干扰的信号能够可靠地接收。
经过几十年的开发之后，OFDM/COFDM不但被广泛地应用于高速数字通信中，而且已扩展到其他领域。
关键词：正交频分复用，多载波调制，信噪比，调制映射引言个人通信是人类通信的最高目标，它是用各种可能的网络技术、实现任何人在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换。
这种境界使用户彻底摆脱了终端的束缚。
实现这种境界最基本要求就是满足用户的移动性。
多载波调制的一种实现方法为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术。
在过去的几年中，多载波调制特别是正交频分复用（OFDM）已经被成功的应用于多种数字通信系统中。
一、OFDM的特点OFDM全称为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是一种新型的高效的多载波调制技术，它能够有效地对抗多径传播，使受到干扰的信号能够可靠地接收。
OFDM技术于三十多年前第一次由Chang提出，但是一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。
OFDM是多载波数字调制技术，它将数据经编码后调制为射频信号。
不像常规的单载波技术，如AM/FM （调幅/调频）在某一时刻只用单一频率发送单一信号，OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽。
传统的FDM（频分复用）理论将带宽分成几个子信道，中间用保护频带来降低干扰，它们同时发送数据。
频分复用技术的基本原理
频分复用技术的基本原理嘿，朋友！你有没有想过，在咱们这个信息大爆炸的时代，那么多的信号是怎么在同一条线路上传输而不互相干扰的呢？这就不得不提到一个超酷的技术——频分复用技术啦。
我给你讲啊，频分复用技术就像是住在公寓里的不同住户。
你看，在一个公寓里有好多间房子，每间房子里住着不同的家庭，大家虽然共用一些设施，但是各过各的生活，互不干扰。
频分复用技术里呢，不同的信号就像是这些不同的家庭。
咱们知道，信号是要在一定的频率范围内传输的。
频分复用技术呢，就是把整个可用于通信的频率范围划分成好多小段的频带。
这就好比把一块大蛋糕切成了好多小块。
比如说，有个广播电台，它的信号可能被分配到某一个特定的频带里，就像这个电台在这块蛋糕上占了属于自己的那一小块。
我有个朋友叫小李，他对这个技术一开始是一头雾水。
我就跟他说：“小李啊，你就想象你在一条超级宽的马路上，这条马路就是整个的频率范围。
现在呢，我们要让不同的车（也就是不同的信号）在这条马路上跑，但是为了不让车撞在一起（信号互相干扰），我们就把马路分成了好几个车道（频带），每辆车只能在自己的车道上跑。
”小李听了之后，眼睛一下子就亮了，说：“哦，原来是这样啊，感觉还挺简单的嘛！”在实际的通信系统里，每个频带都有自己对应的信号源。
这就像每个车道上的车都有自己的出发地一样。
这些信号源产生的信号就被调制到自己所属的频带上。
调制呢，就像是给信号穿上了一件特定频率的“衣服”，这样它就可以在属于自己的频带里欢快地“奔跑”啦。
那接收端怎么办呢？接收端就像是交通警察在路口检查车辆一样。
它会根据不同的频带来区分不同的信号。
比如说，有个设备专门接收某个特定频带的信号，它就只对这个频带的信号进行处理，其他频带的信号就像是其他车道上的车，它根本就不理会。
这就保证了每个信号都能被准确地接收和还原。
再举个例子吧，就像电视台。
不同的电视台使用不同的频带进行信号传输。
你在家打开电视的时候，你能选择不同的频道，每个频道就对应着一个频带。
频分复用原理和优缺点
频分复用原理和优缺点频分复用是一种将多个信号在频域上进行分离和合成的技术，它可以使多个信号共享同一信道，从而提高信道利用率。
频分复用的优点是可以提高信道利用率，减少信道的占用，同时可以保证多个信号在同一信道上传输，从而降低了通信成本。
不过频分复用也存在一些缺点，比如信号的带宽比较窄，容易受到干扰和衰减，同时需要进行精密的频率调整和同步，增加了系统的复杂度和成本。
频分复用技术是基于信号在频域上的特性来实现的，将多个信号的频率范围划分为不同的子带，每个子带都可以用来传输一个信号。
在发送端，多个信号经过频率调制后叠加在一起，形成一个复合信号，然后通过信道传输到接收端。
在接收端，经过分频器将复合信号分解成多个子带，然后进行解调，得到原始信号。
频分复用的优点是可以提高信道利用率，减少信道的占用。
在传统的时分复用和码分复用技术中，每个信号都需要占用一个独立的信道，而频分复用可以将多个信号共享同一信道，从而提高信道利用率。
这对于资源有限的通信系统尤为重要，可以在保证通信质量的前提下，实现更多的通信连接。
同时，频分复用也可以降低通信成本，因为同一信道可以传输多个信号，从而减少了信道的占用，降低了通信的费用。
不过频分复用也存在一些缺点，比如信号的带宽比较窄，容易受到干扰和衰减。
在频分复用中，每个信号都需要占用一个子带，因此每个子带的带宽比较窄，一旦受到干扰或衰减，就容易导致信号的失真和损失。
这对于高速数据传输来说尤为重要，因为高速数据需要更宽的带宽来传输，而频分复用的带宽受限，容易导致传输速率的下降。
频分复用还需要进行精密的频率调整和同步，增加了系统的复杂度和成本。
在频分复用中，每个信号都需要在不同的频率子带中传输，因此需要进行精确的频率调制和同步，以避免信号重叠和干扰。
这需要更高的技术要求和更复杂的系统设计，增加了系统的成本和复杂度。
频分复用技术有其优点和缺点。
频分复用可以提高信道利用率，减少通信成本，但同时也存在信号带宽窄、容易受干扰和衰减、系统复杂度高等缺点。
宽带无线通信 第四章 正交频分复用(ofdm)
e j 2pkft , g k (t ) 0,
t [TG , Ts ] t [T G, Ts ]
总的OFDM块持续时间为T= TG + Ts
国家重点实验室
数学描述
每个子载波都能独立的用复调制符号Sn,k 进行调制， 下标n代表时间，k代表OFDM块中的子载波编号。 这样，在符号持续时间T内，形成的第n个OFDM 块信号如下： 1 N 1 sn (t ) S n ,k g k (t nT ) (3) N k 0 包含所有OFDM块的全部连续时间信号为：
gk , g Sn,k
* l
g k (t )gl* (t )dt TS k ,l
0
Ts
(6) (7)
其中
N * sn (t ), g k (t nT ) TS * gk (t ) 是 gk(t) 的共轭.
国家重点实验室
IFFT实现
1 sn (t ) N
S
k 0
N 1
t [0, Ts ] t [0, Ts ]
(1)
国家重点实验室
载波间的干扰
国家重点实验室载波间的干扰源自国家重点实验室数学描述
因为系统带宽B被分为N个窄带子信道，在相同 系统带宽的情况下，OFDM块的持续时间Ts 是单 载波传输系统符号周期的N倍。将子载波信号gk(t) 进行扩展一个长度为TG的周期前缀（称为保护间 隔）后，形成如下信号：
f0
fN-1
国家重点实验室
多用户OFDM（OFDMA）
• 不同的子载波分配给不同的用户；
－载波分配为正交或者准正交
f0
fN－1
• 每个用户在各个子载波的衰落相互独立； • 自适应的资源分配保证给予每个用户最好的子载 波并最佳的适应这些信道； • 当多个用户分配了相同的子信道时，采用多天线 系统可以降低干扰。
OFDM原理及其应用(论文)
OFDM原理及其应用(论文)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与自动化学院专业: 电子信息工程学生:指导教师：完成日期: 2010年5月26日3大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）题目名称OFDM的原理及其应用总计毕业设计(论文) 50 页表格 2 个插图14 幅摘要在现代通信系统中,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。
正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是当前一种非常热门的通信技术.它即可以被看作是一种调制技术,也可以被看作是一种复用技术。
由于它具有抗多径衰落和频谱利用率高的特点,因此被广泛应用于高速数字通信领域,比如应用于IEEE 802.11a无线局域网（WLAN）的物理层等等。
本文叙述了正交频分复用技术的产生背景、发展历史、基本原理和OFDM系统的实现方法.其中OFDM的原理部分介绍了OFDM的系统组成、调制方式、信道的分配以及使用OFDM技术的优势与不足所在，指出在短波通信中采用OFDM体制需要解决的几个关键性技术。
最后总结了OFDM系统的性能特点以及在实际中的应用，并且展望了今后的无线移动技术的发展前景。
关键词:正交频分复用；调制；解调；4GIAbstractIn modern communication system，how to transmit information with high speed reliablely become a focus that people pay attention to. Though now，data transmission theory and practice have gotten fairly big progress, but along with the development of communication, especially the increase of wireless communication business but with a view to with frequency resource become tense day by day. The appearance of OFDM modulation technology is the modulation technology of interference rejection that realizes efficiency with raising the utilization rate of frequency band have opened up a new route.Because of wireless environment where multipath maybe significant，Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), a special form of multicarrier modulation (MCM）, where a single data stream is transmitted over a number of lower rate subcarriers has recently received considerable attention for its robustness to multipath selective fading and high bandwidth efficiency。
无线通信的复用技术
无线通信的复用技术无线通信是现代社会中不可或缺的一项技术。
为了满足越来越多的用户需求，无线通信系统需要采用复用技术，提高频谱利用效率。
本文将介绍几种常见的无线通信复用技术，包括频分复用、时分复用、码分复用和空分复用。
频分复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）是一种常见的复用技术。
它将频谱划分为若干个不重叠的子信道，每个子信道用于传输一个用户的信号。
不同用户的信号通过不同的频率进行传输，彼此之间互不干扰。
频分复用广泛应用于有线通信和无线通信系统中，如电视广播、移动通信等。
频分复用技术能够较好地利用频谱资源，提高系统的容量和抗干扰能力。
时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）是另一种常见的复用技术。
它将时间分割成若干个时隙，每个时隙用于传输一个用户的信号。
不同用户的信号在时间上交替传输，彼此之间互不干扰。
时分复用广泛应用于电话系统和数据传输系统中。
时分复用技术可以有效利用时间资源，提高系统的传输效率和实时性。
码分复用（Code Division Multiplexing，CDM）是一种基于编码的复用技术。
它将不同用户的信号通过不同的编码方式进行传输，彼此之间可以重叠传输。
码分复用广泛应用于无线通信系统中，如CDMA（Code Division Multiple Access）系统。
码分复用技术具有较好的抗干扰能力和灵活性，可以支持多用户同时传输数据。
空分复用（Space Division Multiplexing，SDM）是一种基于空间的复用技术。
它利用多个天线或天线阵列将信号在空间上分离传输。
空分复用广泛应用于无线通信系统中，如MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统。
空分复用技术可以提高系统的容量和传输速率，同时还可以改善信号的可靠性和覆盖范围。
除了以上几种常见的复用技术，还有其他一些复用技术值得关注。
频分复用及应用实例
频分复用及应用实例
频分复用
频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。
频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。
频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。
频分复用技术除传统意义上的频分复用（FDM）外，还有一种是正交频分复用（OFDM）。
频分复用及应用实例
一、频分复用
概念：多路复用是将若干路彼此无关的消息信号合并在一起，在一个信道中进行传输。
O F D M论文
OFDM 系统仿真分析徐良光 学号：200921120（西北大学信息科学与技术学院，陕西西安 710127）摘要：OFDM 系统通过将高速数据流变成在多个载波并行传输的低速数据流，各子载波之间的正交性及保护间隔的引入，增强了OFDM 系统的抗多径衰落等性能，是第四代移动通信技术标准的参考技术之一。
基于IFFT 和FFT 算法的OFDM 系统可以在matlab 环境下进行很好的模拟仿真，并进行系统的性能分析。
关键字：正交频分复用（OFDM ），IFFT ，FFT ，循环前缀，1 引言O F D M( 正交频分复用，O r t h o g o n a l F r e q u e n c y Di v i s i o n Mu l t i p l e x i n g )是一种多载波调制( MCM) 技术[1]，实现无线环境下的高速传输。
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，每路低速数据被调制在彼此正交的子载波上，然后所有子载波叠加在一起构成发送信号。
和传统的单载波系统相比，O F DM 系统的各子载波信道频谱相互重叠，因此具有较高的频谱利用率，其频谱效率比单载波高出近一倍。
同时，O F D M 通过串/并转换，使高速数据流变成多个在子载波上并行传输的低速数据流，减小了无线信道对系统的影响，增强了抗多径和频率选择性衰落的能力。
此外，O F DM 的正交子载波将频率选择性衰落信道等效为若干并行的平坦衰落信道，将信道的影响等效为复数因子，简化了信道均衡。
而且，O F DM 还可以通过动态功率分配技术和比特自适应调制技术使系统达到最优性能。
因此，O F D M 作为一种高效传输技术深受关注，并陆续成为多个标准的关键技术的候选方案，如数字音频广播 D A B 、数字视频广播 D V B 、无线局域网、数字电视 D T V 以及第四代移动通信等。
因此，研究OFDM 系统及其性能分析就显得非常重要。
2 OFDM 的基本原理[2]OFDM 是采用一组相互正交的子载波构成的信道来传输数据流的，这些载波在频率上等间隔地分布，载波间隔一般取OFDM 码元周期的倒数。
正交频分复用的基本原理与关键技术
正交频分复用的基本原理与关键技术正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是一种高效的多载波调制技术，广泛应用于无线通信系统中。
其基本原理是将高速数字数据流分为若干个低速子载波，并使这些子载波之间正交分布，以提高系统的传输效率和抗干扰能力。
OFDM技术的关键在于将频谱分成多个子载波，每个子载波之间互相正交，即相互之间没有干扰。
这样的设计使得OFDM系统能够同时传输多个子载波，提高了频谱利用率。
同时，由于子载波之间正交分布，减小了相邻子载波之间的干扰，提高了系统的抗干扰能力。
因此，OFDM技术适用于各种复杂的无线通信环境，如室内、室外、多径传播等。
OFDM技术的实现需要解决两个关键问题：子载波设计和调制解调技术。
在子载波设计方面，需要确定子载波的数量和频率间隔，以及子载波的调制方式。
一般情况下，子载波的数量是有限的，需要根据系统的需求进行合理的分配。
频率间隔的选择要考虑到传输速率和带宽的平衡，以及子载波之间的正交性。
在调制方式方面，常用的调制方式有相位偏移键控调制（Phase Shift Keying，PSK）和正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）等。
在调制解调技术方面，OFDM系统采用了快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）算法来实现高效的信号调制和解调。
通过FFT算法，可以将时域上的信号转换为频域上的信号，并将其分配到不同的子载波上进行传输。
在接收端，通过逆变换将频域信号转换回时域信号，并进行解调，恢复出原始的数字数据流。
除了子载波设计和调制解调技术外，OFDM技术还应用了循环前缀（Cyclic Prefix）技术来抑制多径干扰。
多径干扰是由信号在传输过程中经历的不同路径导致的时延扩展现象，会导致符号间的干扰。
通过在每个OFDM符号前添加循环前缀，可以将符号间的干扰转化为符号内的干扰，从而简化了接收端的处理过程。
正交频分复用的基本原理与关键技术
正交频分复用的基本原理与关键技术正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM）是一种多载波调制技术，其基本原理和关键技术是实现高速数据传输和频谱高效利用的重要手段。
正交频分复用的基本原理是将高速数据流分为多个低速数据流，并将这些低速数据流分别调制到不同的正交子载波上进行传输。
在接收端，通过将这些子载波解调并进行合并，即可恢复出原始的高速数据流。
这种分频复用的方式可以有效地降低子载波之间的干扰，提高系统的抗干扰能力和传输性能。
正交频分复用的关键技术主要包括子载波的设计和调制解调技术。
子载波的设计是指如何选择合适的子载波数量和带宽分配，以及如何确定子载波之间的正交性。
常用的子载波设计方法有离散傅里叶变换（DFT）和离散余弦变换（DCT）等，通过这些变换可以将时域的信号转换为频域的信号，并实现子载波之间的正交性。
而调制解调技术则是指如何将数字信号映射到子载波上进行传输，并在接收端将接收到的子载波重新映射回数字信号。
常用的调制解调方法有相位调制（PSK）、正交振幅调制（QAM）等，通过这些调制技术可以实现高速数据的传输和高频谱效率的利用。
正交频分复用在实际应用中有着广泛的应用场景。
首先，正交频分复用可以用于提高无线通信系统的容量和覆盖范围。
由于正交频分复用可以降低子载波之间的干扰，因此可以在有限的频谱资源下实现更多用户的同时传输，提高系统的容量。
同时，正交频分复用还可以通过合理的子载波分配和功率控制，提高系统的覆盖范围，实现更远距离的通信。
正交频分复用可以用于抗多径衰落和频率选择性衰落。
由于正交频分复用将高速数据流分散到多个低速子载波上进行传输，因此可以克服多径传播引起的频率选择性衰落问题，提高系统的抗干扰能力。
同时，正交频分复用还可以通过子载波的设计和调制解调技术，实现对多径衰落信道的均衡和解调，提高系统的传输质量。
正交频分复用还可以用于提高系统的抗干扰能力和传输可靠性。
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武汉工程大学（硕、博士）研究生试卷本考试课程名称信号分析与处理考试考查学科专业检测技术及自动化装置学号 201104025姓名金璐信号的频分复用1 设计任务根据频分复用的通信原理，运用Matlab软件采集两路以上的语音信号，选择合适的高频载波进行调制，得到复用信号。
然后设计必要的带通滤波器、低通滤波器，从复用信号中恢复所采集的语音信号。
整个过程运用Matlab进行仿真，并对各个信号进行时域和频域分析。
2 设计要求（1）使用Matlab软件画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。
（2）选择合适的高频载波，对采样信号进行调制。
（3）使用Matlab软件画出复用信号的频谱图。
（4）设计合适的带通滤波器，并画出带通滤波器的频率响应。
（5）对滤波后的信号进行解调，画出解调后各路信号的频谱图。
（6）设计低通滤波器，画出低通滤波器的频率响应。
恢复信号的时域波形和频谱图。
3设计过程在本次设计过程中，我们通过输入3段语音信号，并且进行时域和频域的分析，再将3路信号分别乘以一个载波信号进行调制进行混频，再将其经过理想信道合成，合成得到叠加后的信号，再将合成信号进行频谱分析，再将合成信号通过切比雪夫2型带通滤波器进行滤波，得到3路带有语音信号的载波信号，每一个载波信号解调后得到原始的低频声音信号和高频载波与声音信号混频的信号，将3路语音信号频谱搬移还原，再经过低通滤波滤掉高频成分得到与原始语音信号几乎一样的信号，将恢复后的3路信号进行时域和频域分析，与原始输入的3路语音信号的时域谱和频域谱进行比较，得到它们的外围轮廓基本相同。
4理论设计4.1频分复用通信系统模型建立选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析，根据信号的频谱特征设计三个不同的数字滤波器，将三路信号合成一路信号，分析合成信号的时域和频域特点，然后将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器，分离出原来的三路信号，分析得到的三路信号的时域波形和频谱，与原始信号进行比较，说明频分复用的特点。
频分复用的关键技术是频谱搬移技术，该技术是用混频来实现的。
混频的原理，如图（1）所示。
图 1 混频原理混频过程的时域表示式为：)2cos()()(0t f t x t s π⋅= （1）其双边带频谱结构如图（2）所示。
其中，下边带也称为反转边带，从低到高的频率分量是基带频率分量的翻转，双边带频谱经过低通滤波就可以得到下边带；上边带也称为正立边带，从低到高频率分量与基带频率分量一致，双边带频谱经过高通滤波就可以得到上边带。
图2 双边带频谱结构从图（2）可以看出上、下边带所包含的信息相同，所以恢复原始数据信息只要上边带和下边带的其中之一即可。
另外，混频器本身不是线性设备。
线性设备的输出与输入信号具有相同的频率成分，只以幅度和相位的不同来区分。
但是，混频器所对应的调制方式之所以称之为“线性调制”，主要是由于从频谱的角度只进行了简单的搬移。
频分复用通信系统模型如下图3信道滤波器1滤波器2滤波器3)2cos('.1][1fs t zai f pi sd n x ****=[1n y ][3n ][2)2cos('.3][3fs t zai f pi sd n x ****=)2cos('.2][2fs t zai f pi sd n x ****=解调1][1n yy 解调2][2n 解调3][3n yy图3 频分复用通信系统模型4.2语音采样工作原理抽样的理论基础是抽样定理及由于实际滤波器特性的不理想，抽样频率s f 通常都有高于H f ，一般取3到5倍H f 。
语音信号频谱在300—3400Hz 内，由（2）式可知语音采样频率s f 必须大于6.8KHz 。
在MATLAB 数据采集箱中提供语音采集wavrecord 命令，wavrecord 命令利用Windows 音频输入设备记录声音,其调用形式为:wavrecord (n ,fs ,ch)。
利用Windows 音频输入设备记录n 个音频采样, 频率为fs Hz ,通道数为ch 。
采样值返回到一个大小为n*ch 的矩阵中。
缺省时,fs = 11025 ,ch = 1。
其中MATLAB 提供的标准音频采样频率有:8000、11025、22050 和44100Hz 。
为了保证语音的质量，本次设计中取语音信号的采用频率为44100Hz ，该采样频率为语音信号CD 音质。
语音信号采集后，可以用MATLAB 数据采集箱中wavwrite 命令保存采集的语音信号。
4.3语音信号的调制设计语音信号的调制即为频分复用的混频过程，为了使各个信号不会相互干扰，各个载频的间隔既要大于调制后带宽H f B 2=，设各载波的频率间隔为g f ，由于kHz f H 4.3=，所以kHz kHz f B f H g 8.64.322=⨯==≥ （4）另外，在选取各路信号载波频率时，还需要考虑混叠频率a f 。
根据抽样定理可知：s a f f 21= （5） 由于前面语音信号采样频率kHzf s 1.44=，所以混叠频率： kHz kHz f f s a 05.221.442121=⨯== （6）综合上述考虑，由（4）式可取载波频率间隔g f 为7000Hz ，由（6）式可知最高载波频率要小于a f 为22050Hz ，如果本次设计取第1路语音信号的载波频率1c f 为4000Hz ，则第2路信号的载波频率2c f 为11000Hz ，第3路信号的载波频率3c f 为18000Hz 。
同时满足最高载波频率a c f f <3的要求。
根据前面的混频原理，可以得到如图（4）所示的频谱结构。
图 4 三路语音信号调制后频谱结构4.4系统的滤波器设计设计数字滤波器并画出频率响应根据三路信号的频谱特点得到性能指标，由性能指标设计三个数字滤波器。
在MATLAB 中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，利用函数butte、cheby1和ellip设计IIR滤波器；最后利用MATLAB中的函数freqz画出滤波器的频率响应。
本次设计中有3路语音信号，所以在接收端要设计3个带通滤波器，为了达到较好的效果，将采用切比雪夫2型滤波器。
使用MATLAB设计切比雪夫2型滤波器只需要确定滤波器的4个参数即可设计出所需要的滤波器。
这4个参数分别为：通带区最大衰减系数Rp、阻带区最小衰减系数Rs、通带边界频率归一化值Wp和阻带边界频率归一化值Ws。
其中当Ws≤时，为高通滤波器；当Ws和Wp为二元矢量时，为带通或带阻滤波器。
Wp本次设计中可取最大衰减系数Rp为0.5dB，阻带区最小衰减系数Rs 为40dB。
3个带通滤波器分别要滤出3路语音信号，其通频带要依据先前选定的载波频率和采样频率而定，可以滤出上边频，也可以滤出下边频，在这里将滤出上边频。
而在信号的调制设计时，所选择的3路语音信号的载波频率分别为4000Hz、1100Hz和18000Hz。
图（5）切比雪夫设计滤波器从图（5）可以得出，当语音信号的载波频率为4000Hz，可取切比雪夫2型滤波器的通带边界频率为[4200 7500]；滤波器的阻带边界频率为[4100 7600]。
设计的是带通滤波器，所以通带边界频率Wp和阻带边界频率Ws为二元矢量。
信号的采样频率为44100Hz时，可取通带的边界频率Wp1和阻带的边界频率Ws1分别为：Wp1=[4200 7500]/22050Ws1=[4100 7600]/22050在确定了带通滤波器的4个参数后，使用MATLAB软件中的cheb2ord函数可以求出第一个滤波器的最小阶数n和截止频率Wn (单位为弧度/秒)。
其该函数的调用形式为：Wn][n,=（7）cheb2ord(WRp,p,Rs)Ws,通过式（7）得到了滤波器的最小阶数n和截止频率Wn后，再调用MATLAB软件中的cheby2函数，进一步求出滤波器传递函数的分子系数b和滤波器传递函数的分母系数a。
该函数的调用形式为：Wn)a][b,=（8）Rs,cheby2(n,通过式（8）所示的函数得到了滤波器的传递函数的分子系数b和分母系数a，最后通过MATLAB软件中的filter函数对信号进行滤波。
该函数调用形式为：y=（9）filters)a,(b,式中的s为被滤波信号，y为滤波后的信号。
同样，可以设计出其它所需的两路带通滤波器和低通滤波器。
5程序仿真5.1语音信号的时域和频域仿真（1）信号的时域仿真使用MATLAB软件可以对采集的语音信号进行时域和频域分析。
可以使用subplot（m,n,p）或者subplot（m n p）将多个图画到一个平面上的工具。
其中，m表示是图排成m行，n表示图排成n列，也就是整个figure中有n个图是排成一行的，一共m行，p则是指要把曲线画到figure中哪个图上。
MATLAB中绘图命令plot(x,y)，其含义是以x为横坐标，y为纵坐标，绘制图形。
可得到如图（6）所示的时域分析图图6 声音样本的时域分析（2）信号频域仿真频域分析主要是将3个声音样本信号sd1、sd2和sd3用MATLAB软件进行快速傅里叶变换后，再画出3个信号的频谱图。
其中快速傅里叶变换可以直接用MA TLAB中的fft命令，然后通过abs得到经过快速傅里叶变换后信号的振幅。
最后用MATLAB中plot命令对于得到的离散序列实现其频谱图的绘制。
可以得到如图（7）所示的声音信号频谱分析图。
在MA TLAB软件中将采样的3路语音信号经过混频处理得到3路已调信号x1、x2和x3，再通过加法器将3路信号变为一路复用信号s，通过MATLAB软件中plot(t,abs(fft(s)))命令对复用信号s进行了频谱分析，其频谱分析如图（8）所示。
图7 声音样本的频谱分析图8 复用信号的频谱分析5.2解调信号的频谱仿真信号解调前，首先通过3个带通滤波器对复用信号s进行滤波，得到3路调制的语音信息y1、y2和y3，然后在对这三路信号进行解调，解调过程与调制的过程相同，使用与原来调制载波相同的信号分别与滤波后的3路信号相乘。
得到3路解调信号y01、y02和y03。
然后对各路信号使用MA TLAB软件中的快速傅里叶变换函数fft进行变换，并通过MATLAB 软件，得到的3路解调信号的频谱如图（9）所示。
图9 解调后信号的频谱图5.3恢复信号的时域与频域仿真语音信号的恢复就是将前面解调所得到的3路信号y01、y02和y03再通过低通滤波器使用filter函数滤波后，分别得到3路恢复的语音信号。
然后调用MA TLAB中的plot(t,yy1)函数和subplot函数对恢复的3路语音信号进行时域分析，其时域分析波形如图（10）所示。
图10 恢复信号的时域波形图11 恢复信号的频谱图同样调用MATLAB中的plot(t,abs(fft(yy1)))函数和subplot函数对恢复的3路语音信号进行频谱分析，其频谱如图（11）所示。