OFDM系统模型

2.1.1 OFDM系统模型

上个世纪中叶，正交频分复用（OFDM）技术诞生。它是一种特殊的改进的多载波技术多载波传输方案，因为它的高速传输能力，在很多通信标准中都将OFDM 技术作为核心技术。相对于以往的载波传输，OFDM技术的优点如下：

1.频谱的利用率高

在非正交多载波的系统中，会把整个带宽分为许多带宽频带互相分离的子带来实现多载波传输。每个子带作为一个子信道。发送端发射信号时需要将每个数据调制到每个子载波上，接收端使用带通滤波器滤波后，通过解调得到每个子信道上的数据。由于采用了带通滤波器，每个子信道上的频谱必须是可分离的。为了便于分离每个子信道之间还应有保护间隔。因此，频谱的利用率很低，通常子信道数目也较少。在 OFDM 系统中，由于子载波之间保持正交，因此各个子载波之间的干扰大大减少。

2.实现复杂度低

OFDM 系统发射端可以采用 IDFT 进行调制，在接收端采用 DFT 进行解调，由于 DFT 有快速算法（快速傅里叶变换和快速傅里叶反变换，FFT 和 IFFT）。从而达到提高了 OFDM 调制解调效率，降低了 OFDM 系统的实现复杂度。

3.抗频率选择性衰落

在无线通信系统中，多径效应的存在会造成信道的频率选择性衰落。由于OFDM 系统把整个宽带频谱分为很多个窄的子信道，从而在每个子信道中信道都可以看成是平坦衰落的，从而降低了接收端均衡的难度。

4.灵活的频谱分配策略

在整个 OFDM 系统带宽中，可能有部分处于深衰落，而有的频带通信质量良好，通过注水法的算法可以实现在信道条件好的部分使用如 64QAM 等高效的调制方式，提高数据的吞吐量，在信道条件不好的部分使用 QPSK 等调制方式降低误码率，在信道中断的部分甚至可以不传数据。从而更加有效的利用了频带资源。

宽带无线通信中，系统实际带宽一般大于其想干带宽。此时，多径衰落信道稀疏，信道是频率选择性衰落的。如果OFDM符号的周期远小于信道的相干时间，则可以认为在一个OFDM符号内，该冲激响应非时变。而且每条路径时延

均为系统采样周期的整数倍，当L远大于m 时，这时信道稀疏度为 m ，信道

会呈现稀疏性。

2.1.2 OFDM关键技术

OFDM（正交频分复用）技术的主要思想是把信道划分为N个相互正交的子信道,从而将高速的数据信号分成若干个并行的低速子数据流,然后再在每一个子信

道上进行调制并传输。可以利用在接收端采取相应的方法把从各个信道上产生的正交信号分开，通过这些步骤可以减少子信道信号之间的相互干扰。其中各个子信道上信号的带宽均低于总信道的相关带宽,故可以将各个子信道上的衰

落视为平坦衰落,从而可以消除符号间干扰（CSI）。而且由于每个子信道的带宽只占原有总信道带宽的很小一部分,信道均衡变得相对容易。

基于FPGA的OFDM系统设计与实现

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系统设计及其Matlab实现

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：

无线通信原理 基于matlab的ofdm系统设计与仿真..

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调制解调系统的设计

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

IV

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

移动通信系统课设_OFDM系统仿真设计

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系统设计及基带系统仿真

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。

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................................................... 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。

基于MATLAB的OFDM通信系统仿真本科毕业论文

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)

OFDM系统设计及其Matlab实现

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

OFDM系统设计与仿真

OFDM系统设计 4.1 OFDM帧结构设计 和许多数字通信系统一样，在OFDM系统中，被发送的信号也是以帧来组织在一起的。本文仿真时所采用的结构借鉴了802.11a标准，并对其进行了简化。每一个OFDM帧由多个OFDM符号组成，对QPSK调制采用每帧6个符号，对16QAM调制采用每帧3个符号。当FFT长度为64点时，每一个OFDM符号由一组长度等于52的子载波组成，其中48个子载波用来传输数据，4个子载波用来传输导频[35]。这里不作导频方面考虑，52个子载波均用来传输数据，每个符号的持续时间为Ts。每个符号由两部分组成：数据部分和保护间隔部分。传输数据部分的持续时间长度为TU，保护间隔持续时间长度为Tg，这也是本文前面所提到的在OFDM系统中起到很大作用的循环前缀所占的时间段。OFDM信号包含许多独立调制的载波，所以可以认为每一个OFDM符号是由许多个片组成，每一个符号中的一片可被看作是被调制在相应的子载波上。OFDM系统参数见表4－1。 4.2系统仿真流程 图4－1给出了本次仿真的流程图，为了详细说明数据在OFDM系统中传输的全过程，系统从最原始的模拟信号考虑。下面按照流程图介绍仿真过程的具体设计。

4.3信源编码 这里待传数据为一个模拟信号正弦波，从中均匀取出51个点，然后进行信源编码。信源编码采用常用的是DPCM编码。 4.3.1 DPCM原理 由于语音信号的相邻抽样点之间有一定的幅度关联性，所以可根据以前时刻的样值来预测现时刻的样值，只要传预测值和实际值之差，而不需要每个样值都传输这种方法就是预测编码。语音信号的样值可分为可预测和不可预测两部分。可预测部分(相关部分)是由过去的一些权值加权后得到的；不可预测的部分(非相关部分)可看成是预测误差。这样，在数字通信中就不用直接传送原始话音信号序列，而只传送差值序列。因为差值序列的信息可以代替原始序列中的有效信息，而差值信号的能量远小于原样值，就可以使量化电平数减少，从而大大地压缩数码率[36]。在接收端只要把差值序列叠加到预测序列上，就可以恢复原始 序列。图4－2给出了差值脉码调制(DPCM)系统原理框图。

OFDM调制及解调系统的设计

OFDM调制及解调系统的设计 一、基本原理概述 O FDM背景介绍 随着无线通信的迅速发展，以OFDM为代表的多载波调制技术凭借其强大的抗多径衰落能力和较高的频谱利用率，被认为是最有前途的4G方案之一。 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载波比特流，每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样低比特速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系统的基本原理 OFDM是一种多载波调制技术，其原理是用N个子载波把整个信道分割成N个子信道，即将频率上等间隔的N个子载波信号调制并相加后同时发送，实现N个子信道并行传输信息。这样每个符号的频谱只占用信道带宽的1/N，且使各子载波在OFDM符号周期内保持频谱的正交性。 图1-1是在一个OFDM符号内包含4个子载波的实例。其中，所有的子载波都具有相同的幅值和相位，但在实际应用中，根据数据符号的调制方式，每个子载波都有相同的幅值和相位是不可能的。从图1-1可以看出，每个子载波在一个OFDM符号周期内都包含整数倍个周期，而且各个相邻的子载波之间相差1个周期。这一特性可以用来解释子载波之间的正交性，即

这种正交性还可以从频域的角度来解释，图1-2给出了相互覆盖的各个子信道内经过矩形波成形得到的符号sinc 函数频谱。每个子载波频率最大值处，所以其他子信道的频谱值恰好为零。因为在对OFDM 符号进行解调过程中，需要计算这些点上所对应的每个子载波频率的最大值，所以可以从多个相互重叠的子信道符号中提取每一个子信道符号，而不会受到其他子信道的干扰。从图1-2中可以看出OFDM 符号频谱实际上可以满足奈奎斯特准则，即多个子信道频谱之间不存在相互干扰。因此这种子信道频谱出现最大值而其他子信道频谱为零的特点可以避免载波间干扰（ICI ）的出现。 {}{}0 0 1exp exp 1 T n m m n j t j t dt m n T ωω=?=? ≠?? 图1-1 OFDM 符号内包括4个子载波的情况

OFDM系统设计及基带系统仿真

OFDM原理与应用课程设计OFDM系统设计及基带系统仿真 学号：S315080037 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 1.1 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。 1.2 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。 正交频分复用是一种特殊的多载波传输方式[1]。正交频分复用技术应用离散傅里叶变换及反变换解决了产生多个互相正交的子载波和从子载波中恢复原信号的问题。这就解决了多载波传输系统发送和传输的问题。应用快速傅里叶变换将大大降低多载波传输系统的复杂度。从此以后OFDM技术开始走向实用。 由于科学技术的快速发展，在二十世纪90年代，OFDM广泛用干各种数字传输和通信中，如非对称的数字用户环路 (ADSL), ETSI标准的音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)等[4]。1999年，IEEE802.ll a通过了一个5GHz的无线局域网标准，其中，OFDM调制技术被用作物理层标准OETSI的宽带射频接入网(BRAN)的局域网标准，同时也把OFDM技术定为它的调制标准技，使传输速率可达54MbPs。现在OFDM论坛的成员已达46个会员，其中15个为主要

无线通信原理基于matlab的ofdm系统设计与仿真

无线通信原理:基于matlab的ofdm系统设计与仿真 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ω π 2=T （1-1） 根据上述理论,令N 个子信道载波频率为)(1t f ,)(2t f ,……,)(t f N ,并使其满足下面的关系：),1(,/0N k T k f f N k ?=+=,其中N T 为单元码持续时间。单个子载波信号为： ? ??<≤=others T t t f t f N k k 00)2cos()(π （1-2） 由正交性可知:????≠==n m n m T dt t f t f N m n 0)(*)( （1-3） 由式（1-3）可知,子载波信号是两两正交的。这样只要信号严格同步,调制出的信号严格正交,理论上接收端就可以利用正交性进行解调。OFDM 信号表达式与FDM 的一样,区别在于信号的频谱。OFDM 信号的频谱与FDM 频谱情况对比如图1－2所示。由图1－2可以看出,由于采用的原理不一样,FDM 中接收端需要频率分割,因而需要较宽的保护间隔。OFDM 系统的接收端利用正交性解调,相邻子信道频谱在一定程度上是可以重叠的。 图1-2 FDM 与OFDM 的频谱

基于OFDM电力线载波通信系统设计

基于OFDM电力线载波通信系统设计及FPGA实现 摘要：本文分析研究了基于OFDM的电力线载波通信标准G3-PLC的基本参数，前导等进行设计，并进行电力线信道特性分析，并对基于OFDM的PLC系统进行设计，利用FPGA器件和单片机实现基于OFDM低压电力线载波通信系统，对FPGA进行简单介绍，并对整个系统进行设计，包括MCU设计、发射机设计和接收机设计。该系统通过试验证明可以实现国内低压配电网上稳定工作，能满足基本的设计要求。 关键词：电力线通信；电力线载波通信系统设计；FPGA实现 The Design of Power Line Communication System based on OFDM and Its FPGA ImPlementation Abstract:This paper analyzed the standard G3 - power line carrier-current communication based on OFDM basic parameter of the PLC, the frame structure, leading to carry on the design, and analysis of power line channel characteristics, and to design a PLC system based on OFDM, using FPGA device and microcomputer based on OFDM low voltage power line carrier communication system, for a brief introduction to the FPGA, and carries on the design of the whole system, including MCU design, design of transmitter and receiver design. Through experiments prove that this system can realize the steady work of low-voltage distribution online, can satisfy the basic design requirements. Key words:Powerline communication; Power line carrier communication system design; The FPGA implementation 1引言 电力线载波通信技术早在20世纪初就可以被应用，主要应用于110 kV以上的高压远距离输电线路上，工作频率在150 kHz以下[1]。随着通信技术的不断发展，逐渐从中压配电网和低压配电网上应用于家庭、小型办公室联网及高速internet接入等小型设备。同时也需要更为细微的设备系统被应用，低压电力线载波通信系统是当前使用比较广泛的一种系统，其必须采用一种非常有效可靠的

IEEE80211a的OFDM基带系统的FPGA设计说明

摘要 伴随着无线数据通信与多媒体应用的不断发展，无线传输系统对传输速率与QoS保证等方面的要求也相应地不断提高。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）作为一种新型的物理层传输技术正越来越受人们的重视，并被视为下一代移动通信（4G）中的关键技术。OFDM继承了传统MCM中多载波并行调制、符号周期相应增长的特点，在OFDM的重叠多载波技术的利用下比传统的非重叠多载波技术节省将近50%的带宽，在循环前缀的辅助下可以实现准确的符号同步，有效地将原本频率选择性衰落的信道转化为多个并行平衰落信道使用，从而OFDM技术具有频谱利用率高、抗干扰能力强等优势，大大提高了传输效率，因此该技术在新一代的通信中备受关注。 IEEE802.11a无线局域网（WLAN）标准作为典型的以OFDM为物理层接入方式的应用系统，是OFDM技术的一个典型应用，本文正是以IEEE802.11a无线局域网标准为基础，对OFDM基带处理器的算法，架构进行介绍和分析的基础上，将整个系统的FPGA设计和实现分为多个基本通信模块，并给出每个模块的具体实现。采用自顶向下的FPGA设计方法，在Altera的Quartus II8.1开发环境下，采用Verilog硬件描述语言进行了长短训练序列、扰码、多速率卷积码、交织、16QAM映射、导频插入、IFFT调制、循环前缀与加窗以及主控单元等系统模块的设计;采用Modelsim SE6.5f和Matlab7.0仿真工具对设计系统进行了单元模块仿真和系统仿真,并将设计的OFDM通信发送系统下载到Altera公司的Cyclone II系列EP2C8Q208C8 开发板上进行了系统测试和验证，并依据系统软件仿真和硬件测试的结果进行了分析，其中重点研究分析了加窗与循环前缀对OFDM系统性能的影响。 仿真和测试结果表明:基于IEEE802.11a无线局域网标准的OFDM通信发送系统符合该标

FPGAOFDM系统设计方案与实现

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作者：PanHongliang 仅供个人学习基于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。 接收端AD模块主要由增益放大器、带通滤波、采样芯片AD9238和数字下变频器GC1012构成。AD模块的主要功能是完成中频信号的采样和数字下变频，在FPGA XC2V1000中完成符号同步算法，其输出送OFDM解调器。接收端AD模块硬件结构框图如图2所示。 射频模块工作在70MHz中频上，射频模块的功能是将完成调制的中频信号搬移到射频波段上，或者将空中的接收信号下变频到模拟前端所需的中频波段上。