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《ofdm正交頻分復(fù)用原理探討》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、OFDM（正交頻分復(fù)用）原理探討初學(xué)OFDM時(shí)，感覺(jué)自己好象懂了又好象不懂。我只是知道OFDM是將串行的數(shù)據(jù)變成并行的數(shù)據(jù)傳輸，至于具體的細(xì)節(jié)問(wèn)題從沒(méi)有認(rèn)真考慮。后來(lái)因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)的需要，使得我需要弄明白OFDM的原理，我指的是其中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，這卻花了我不少時(shí)間。我現(xiàn)在想把我自己對(duì)OFDM的理解寫出來(lái)，這可能并沒(méi)有什么創(chuàng)新，但我希望能夠幫助那些剛接觸OFDM的讀者，這些讀者可能像我當(dāng)初那樣，曲解了一些概念。在細(xì)說(shuō)OFDM之前，我還是先介紹一下單載波系統(tǒng)，傳統(tǒng)頻分復(fù)用系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)，后兩種都是多載波系統(tǒng)。之
2、所以這樣，是想讓大家了解單載波系統(tǒng)和多載波系統(tǒng)的區(qū)別，多載波系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)；在多載波系統(tǒng)中，傳統(tǒng)頻分復(fù)用系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)的區(qū)別，OFDM系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)；從而了解為什么現(xiàn)在OFDM系統(tǒng)是現(xiàn)在的一個(gè)熱門話題。我將分別從時(shí)域和頻域比較這三個(gè)系統(tǒng)。（1）單載波系統(tǒng)，如圖1-1所示：圖1-1在本單載波系統(tǒng)中，我們假設(shè)發(fā)送的基帶信號(hào)為[101100100111]，基帶信號(hào)帶寬為100KHz（碼元時(shí)間間隔t=0.00001s）,載波中心頻率為300KHz,采用BPSK調(diào)制。圖1-1（a）是基帶信號(hào)BPSK調(diào)制的時(shí)域波型圖。圖1
3、-1（b）是調(diào)制過(guò)程中各信號(hào)的頻譜圖，圖中顯示：基帶信號(hào)的帶寬為100KHz，載波的中心頻率為300KHz，調(diào)制之后，信號(hào)在頻域上相當(dāng)于被搬遷到了中心頻率為300KHz處，調(diào)制后的信號(hào)帶寬增大到200KHz（即調(diào)制后信號(hào)的頻率范圍是200KHz—400KHz）。上面的圖1-1（a）和圖1-1（b）均是采用Matlab仿真給出的。（2）傳統(tǒng)頻分復(fù)用系統(tǒng),如圖2-1,2-2所示：我對(duì)傳統(tǒng)頻分復(fù)用系統(tǒng)的理解是：?jiǎn)屋d波系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸形式是串行數(shù)據(jù)流，符號(hào)被連續(xù)傳輸，每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的頻譜可占據(jù)整個(gè)可利用的帶寬。而多載波
4、系統(tǒng)并行傳輸數(shù)據(jù)流，（使高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換低速數(shù)據(jù)流），許多符號(hào)同時(shí)傳輸，將輸入數(shù)據(jù)符號(hào)串并轉(zhuǎn)換到N個(gè)并行子信道中。我們這里假設(shè)對(duì)某頻率范圍（例如200KHz—440KHz）按照一定的頻率區(qū)間(例如區(qū)間長(zhǎng)度50KHz,各區(qū)間間隔為10KHz)分段,則為200—250,260—310,320---370,380---430。這些分段就是并行子信道。圖2-1（a）和圖2-2（b）分別從時(shí)域和頻域展示了傳統(tǒng)頻分復(fù)用系統(tǒng)。圖2-1圖2-2多載波相對(duì)于單載波的優(yōu)點(diǎn)在于：多載波把高速數(shù)據(jù)流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換，使得每個(gè)子載波上的數(shù)
5、據(jù)符號(hào)持續(xù)長(zhǎng)度相對(duì)增加，從而有效地減少了由于無(wú)線信道的時(shí)間彌散所帶來(lái)的碼間干擾，減小了接收機(jī)內(nèi)均衡器的復(fù)雜度。（3）正交頻分復(fù)用系統(tǒng)(OFDM)：傳統(tǒng)的頻分復(fù)用是將整個(gè)頻帶分為若干個(gè)不相交的子頻帶來(lái)并行傳輸數(shù)據(jù)流，各個(gè)子信道之間要保留足夠?qū)挼谋Ｗo(hù)頻帶。而OFDM系統(tǒng)的各個(gè)子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，可以最大限度地利用頻譜資源。這里，我們先給出OFDM的一個(gè)示意圖，如圖3-1所示：圖3-1這里假設(shè)N表示子信道的個(gè)數(shù)，T表示OFDM符號(hào)的寬度（假設(shè)基帶信號(hào)的時(shí)間間隔為T/N，則OFDM符號(hào)的
6、寬度為T），(i=0,1…N-1)是分配給每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)符號(hào)，是第0個(gè)子載波的載波頻率，rect(t)=1,
7、t
8、T/2，則從t=0開(kāi)始的OFDM符號(hào)可以表示為：……………..(1-1)通常采用復(fù)等效基帶信號(hào)來(lái)描述OFDM的輸出信號(hào)，則有：…………………………(1-2)忽略矩形函數(shù)rect,對(duì)信號(hào)s(t)以T/N的速率進(jìn)行抽樣，即令t=kT/N(k=0,1….N-1)，則有：……….…(1-3)這里，我們給出離散傅立葉反變換(IDFT)的公式：….…………………………...….(1-4)這里，公式(1-3
9、)和(1-4)在形式上是一致的，當(dāng)然公式（1-4）比公式（1-3）多了系數(shù)（公式上并不完全一致，為什么還可以替代，關(guān)于這點(diǎn)我也并不清楚）。OFDM復(fù)等效基帶信號(hào)可以采用離散傅立葉反變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際中采用快速傅立葉反變換（IFFT）。則，圖3-1可以表示為圖3-2。圖3-2比較圖3-1和圖3-2，可以發(fā)現(xiàn)在圖3-1中的疊加在圖3-2中變成了并串轉(zhuǎn)換。這個(gè)變換可以從公式中找出原因，在此就不多說(shuō)了。另外要探討的還有兩個(gè)問(wèn)題：一：OFDM中，各子載波需要相互正交，這就要求各載波的頻率間隔是整數(shù)個(gè)，當(dāng)然實(shí)際中整數(shù)取1
10、。例如對(duì)于圖3-1中，。二：在傳統(tǒng)頻分復(fù)用中，載波用的是余弦函數(shù)，而在OFDM中采用的是指數(shù)函數(shù)。我自己的理解是，在OFDM中，只要載波相互正交，不管采用什么函數(shù)都行。其他關(guān)于循環(huán)前綴等問(wèn)題，在這就不討論了。在此之前，我也想從時(shí)域和頻域來(lái)展現(xiàn)OFDM信號(hào)的變換和流程，但我發(fā)現(xiàn)真的蠻難的，于是放棄。另外公式（1-1）（1-2）（1-3）（1-4）是我摘自其他資料并入了點(diǎn)自己的理解，但對(duì)于公式（1-1）中，為什么只取
