【文章內容簡介】 FT解調，同時進行信道估計(依據(jù)插入的導頻信號)，后面接著將信道估計值和FFT解調值一起送入檢測器進行相干檢測，檢測每個子載波上的信息符號。最后經(jīng)過反映射和信道譯碼恢復出原始比特流。除去循環(huán)前綴(CP)經(jīng)FFT變換后的信號可表示為： m=0,1, ……N1 m=0,1, ……N1 （24）式中：H(m)為信道h(n)的傅里葉轉換；Z(m)為符號間干擾和載波間干擾z(n)的傅里葉變換；W(m)是加性高斯白噪聲w(n)的傅里葉變換?！FDM系統(tǒng)實現(xiàn)模型利用離散反傅里葉變換(IDFT)或快速反傅里葉變換(IFFT)實現(xiàn)的OFDM系統(tǒng)[11]。 r(t) n(t)S(t)…………并/串交換…………DFT或FFT并/串交換反OFDMOFDM串/并交換IDFT或IFFT插入保護間隔數(shù)/模交換多徑傳播模/數(shù)交換去除保護間隔串/并交換＋＋圖 OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)框圖從上圖OFDM系統(tǒng)的實現(xiàn)模型可以看出，輸入經(jīng)過調制的復信號經(jīng)過串／并變換后，進行IDFT或IFFT，將數(shù)據(jù)的頻譜表達式變到時域上，再經(jīng)過并／串變換，然后插入保護間隔，防止碼間干擾，再經(jīng)過數(shù)／模變換后形成OFDM調制后的信號s(t)。該信號經(jīng)過信道后，接收到的信號r(t)經(jīng)過模／數(shù)變換，然后去掉保護間隔，以恢復子載波之間的正交性，再經(jīng)過串／并變換和DFT或FFT使數(shù)據(jù)的時域表達式變到頻域上后，恢復出OFDM的調制信號，再經(jīng)過并／串變換后還原出輸入符號?！”Ｗo間隔和循環(huán)前綴作用　保護間隔(GI)無線多徑信道會使通過它的信號出現(xiàn)多徑時延，此種多徑時延如果擴展到下一個符號，就會造成符號問串擾，嚴重影響數(shù)字信號的傳輸質量。而采用OFDM技術的主要原因之一是它可以有效地防止多徑時延擴展。通過把輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過串／并變換后分配到N個并行的子信道上，使每個用于去調制子載波的數(shù)據(jù)符號周期可以擴大為原輸入數(shù)據(jù)符號周期的N倍，因此時延擴展與符號周期的比值也同樣可降低為1／N。在OFDM系統(tǒng)中，為了能夠最大限度地消除符號間干擾，可在每個OFDM符號之間插入保護間隔，而且該保護間隔的長度Tg一般要大于無線信道的最大時延擴展，這樣一個符號的多徑分量就不會對下一個符號造成干擾[12]。當多徑時延小于保護間隔時，可以保證在FFT的運算時間長度內，不會使信號相位跳變。所以，OFDM接收機所看到的只是存在某些相位偏移、多個單純連續(xù)正弦波形的信號疊加，而這種疊加不會破壞子載波之間的正交性。如果多徑時延超過了保護間隔，則在FFT運算時間長度內可能會出現(xiàn)信號相位的跳變，因此在第一路徑信號與第二路徑信號的疊加信號內就不再只包括單純連續(xù)正弦波形信號，從而導致子載波之間的正交性可能遭到損壞，因此就會產生信道間干擾(ICI)，使得各載波之間產生干擾[13]?！⊙h(huán)前綴(CP)為了消除多徑傳播造成的信道之間的干擾ICI，一種有效方法是將原來寬度為T的OFDM符號進行周期性擴展，用擴展信號來填充保護間隔。將保護間隔內(持續(xù)時間用Tg表示)的信號稱為循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，CP)。在實際系統(tǒng)中，當OFDM符號送入信道之前，首先要加入循環(huán)前綴，然后送入信道進行傳送。在接收端，先要將接收的符號開始的寬度為Tg的部分丟棄，然后將剩余的寬度為T的部分進行傅里葉變換，進行解調。在OFDM符號內加入循環(huán)前綴可以保證在一個FFT周期內，使OFDM符號的時延副本內所包含的波形周期個數(shù)也是整數(shù)，這樣，時延小于保護間隔Tg的時延信號就不會在解調過程中產生信道間干擾ICI[14]。　功能說明　OFDM基本參數(shù)的選擇OFDM參數(shù)的選擇就是需要在多項矛盾要求中進行最優(yōu)地考慮。一般來說，首先要確定三個參數(shù)：帶寬、比特率以及保護間隔。通常，保護間隔的時間長度應該為應用移動環(huán)境信道下時延均方值的2～4倍。一旦確定了保護間隔，則OFDM符號周期長度就可以確定。為了能夠最大程度地減少由于插入保護間隔所帶來的信噪比損失，則需要OFDM符號周期長度要遠遠大于保護間隔長度。但是符號周期長度又不能任意大，否則在OFDM系統(tǒng)中將包含有更多的子載波數(shù)，從而導致子載波間隔相對減少，致使系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜程度增加，并且還加大了系統(tǒng)的峰值平均功率比，同時使系統(tǒng)對頻率偏差更加敏感。所以，在實際應用中，通常選擇符號周期是保護間隔長度的5倍，這樣插入保護比特所造成的信噪比損耗只有1 dB左右。在確定符號周期和保護間隔之后，子載波的數(shù)量可以直接用3 dB帶寬除以子載波間隔(即去掉保護間隔后的符號周期的倒數(shù))得到或者利用所要求的比特速率除以每個子信道的比特速率來確定子載波的數(shù)量。每個信道中所傳輸?shù)谋忍厮俾士梢杂烧{制類型、編碼速率和符號速率來確定[15]。有用符號持續(xù)時間T對子載波之間間隔和譯碼的等待周期都有影響，為了保持數(shù)據(jù)的吞吐量，子載波數(shù)目和FFT的長度要有相對較大的數(shù)量，這樣就會使有用符號持續(xù)時間增大。在實際應用中，載波的偏移和相位的穩(wěn)定性會影響兩個載波之間間隔的大小，如果接收機為移動著的，則載波間隔必須足夠大，這樣才能忽略多普勒頻移。總之，選擇有用符號的持續(xù)時間，必須以保證信道的穩(wěn)定為前提。子載波數(shù)目越多，有用信號越平坦，帶外衰減也就越快，圖形越接近矩形，越符合通信要求，但子載波數(shù)目又不能過多，如果圖形越接近矩形則對接收端的濾波器要求越高(只有理想濾波器才能過濾，否則就造成交調干擾)。因此在子載波數(shù)目的選擇上要綜合考慮傳遞信息的有效性和可行性。子載波數(shù)可以由信道帶寬、數(shù)據(jù)吞吐量和有用符號持續(xù)時間T所決定：N=1/T子載波數(shù)可以被設置為有用符號持續(xù)時間的倒數(shù)，其數(shù)值與FFT處理過的數(shù)據(jù)點相對應[16]。可以通過改變發(fā)射的射頻信號幅度、相位和頻率來調制信號。但是，對于OFDM系統(tǒng)來說，只能采用調制幅度和相位兩種調制方法，而不能采用頻率調制的方法，這是因為子載波是頻率正交的，而且攜帶獨立的信息，如果調制子載波頻率會破壞這些子載波的正交特性，這就是為什么頻率調制不能在OFDM系統(tǒng)中采用的原因。短波通信中可以采用MPSK和MQAM的調制方式。正交幅度調制就是要改變載波的幅度和相位，他是ASK和PAK的結合。矩形QAM信號星座具有容易產生的獨特優(yōu)點。此外，它們也相對容易解調。矩形QAM包括4QAM，16QAM以及64QAM等，使每個星座點分別所對應的比特數(shù)量為2，4，6。采用這種調制方法的步長必須為2，如果利用MPSK調制則可傳輸任意比特數(shù)量，例如1，2，3，分別對應2PSK，4PSK以及8PSK，而且MPSK調制的另一個有點就是該調制方案是等能量調制，不會由于星座點的能量不等而為OFDM系統(tǒng)帶來PAPR較大的問題[17]。3 OFDM系統(tǒng)仿真與分析 MATLAB簡介 MATLAB是矩陣實驗室即Matrix　Laboratory的縮寫。除了具備超凡的數(shù)值計算能力外，它還具有專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真以及和實時控制等能力。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學,工程中常用的形式十分相似,所以利用MATLAB來計算問題要比用C,FORTRAN等語言使用簡捷得多?！? MATLAB擁有數(shù)百個內部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學科性工具包。功能工具包是用來擴充MATLAB的符號計算,包括可視化建模仿真,文字處理和實時控制等功能。學科工具包是專業(yè)性比較強的工具包,包括控制工具包,信號處理工具包以及通信工具包等都屬于此類。開放性是MATLAB廣受用戶喜歡原因之一。除內部函數(shù)外,所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件,用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構造新的專用工具包。以下簡單介紹一下MATLAB的主要特點[18]。 1）語言簡潔緊湊，使用