【正文】 統(tǒng)中，我們需要確定以下參數(shù)：信號(hào)周期、保護(hù)間隔、子載波的數(shù)量。這些參數(shù)的選擇取決于給定的信道的帶寬、時(shí)延擴(kuò)展以及所要求的信息傳輸速率。一般按照以下步驟來確定 OFDM 系統(tǒng)的各參數(shù)： （ 1） 確定保護(hù)間隔：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般選擇保護(hù)間隔的時(shí)間長度為時(shí)延擴(kuò)展均方根值的 2到 4 倍。 （ 2） 選擇信號(hào)周期：考慮到保護(hù)間隔所帶來 的信息傳輸效率的損失和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度以及系統(tǒng)的峰均平均功率比等因素，在實(shí)際系統(tǒng)中，一般選擇信號(hào)周期長度至少是保 25 護(hù)間隔長度的 5 倍。 （ 3） 確定子載波的數(shù)量：子載波的數(shù)量可以直接利用 3dB 帶寬除以子載波間隔得到。也可以利用所要求的比特速率除以每個(gè)子信道的比特速率來確定子載波數(shù)量。每個(gè)子信道中傳輸?shù)谋忍厮俾视烧{(diào)制類型、編碼速率以及信號(hào)速率來確定。 在選定了以上參數(shù)之后，還要保證在 FFT/IFFT 運(yùn)算時(shí)間內(nèi)和信號(hào)間隔內(nèi)的采樣數(shù)量必須為整數(shù)，如不能滿足要求，可適當(dāng)改變以上參數(shù)，以滿足采樣數(shù)量為整數(shù)的要求。 仿真參數(shù)設(shè)計(jì) 表 52 仿真參數(shù) 參數(shù)名稱 參數(shù)設(shè)置 子載波數(shù) 200 比特?cái)?shù) /符號(hào) 2 符號(hào)數(shù) /載波 50 訓(xùn)練序列符號(hào)數(shù) 10 循環(huán)前綴長度 T/4 調(diào)制方式 QDPSK 信道多徑數(shù) 6 信道最大時(shí)延 7(單位數(shù)據(jù)符號(hào) ) FFT 變換長度 1024 仿真條件 收發(fā)之間嚴(yán)格同步 仿真結(jié)果及分析 在基于 系統(tǒng)平臺(tái)上，高斯和瑞利信道條件下，通過仿真，得到了 OFDM 系統(tǒng)的誤比特率?；趬K狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)信道 估計(jì)要求信道必須是慢衰落信道 ，即信道在幾個(gè) OFDM 符號(hào)期間是不變化的。仿真結(jié)果如圖 54， 55， 56， 57 所示。 26 圖 54 不同信道條件下 OFDM 性能表現(xiàn) 圖 55 CP 在不同信道條件下對(duì) OFDM 系統(tǒng)性能的影響 27 圖 56 基于 MMSE 與 LS 估計(jì)準(zhǔn)則的 OFDM 系統(tǒng)性能比較 圖 57 基于 MMSE， LS 和低階 LSSE 估計(jì)準(zhǔn)則的 OFDM 系統(tǒng)性能比較 28 從仿真結(jié)果可以看出： 圖 54 給出高斯信道和多徑瑞利衰落信道下系統(tǒng)的誤碼率曲線 ,該曲線表明 OFDM系 統(tǒng)在多徑瑞利信道下由于多徑時(shí)延的影響，性能變差。 圖 55 給出在高斯信道和多徑瑞利信道下有無循環(huán)前綴對(duì)誤碼率影響曲線 ,該曲線表明高斯信道下循環(huán)前綴并不顯著 ,這和我們前面的分析是一致的，因?yàn)橹挥懈咚剐诺赖臅r(shí)候不會(huì)產(chǎn)生信道時(shí)延，也就不會(huì)產(chǎn)生 ISI；但是當(dāng)存在多徑瑞利信道的時(shí)候 cp 的作用就顯得很重要了。 圖 56 和 57 給出多徑瑞利衰落信道下分別利用 LS、 MMSE 以及 LMMSE 信道估計(jì)方法的誤碼率對(duì)比曲線， LS 算法由于受高斯噪聲和子載波間干擾 (ICI)的影響很大，它沒有考慮噪聲的影響，所以性能是最差的。 MMSE 信道估計(jì)方法由于考慮了每一個(gè)OFDM 信號(hào)的影響，對(duì)于子載波干擾和高斯噪聲有很好的抑制作用，所以誤碼性能是最好的。在相同的 BER 下， MMSE 算法在 SNR 上優(yōu)于 LS 算法 7~10dB 左右。但是 MMSE算法的最大缺點(diǎn)在于算法的復(fù)雜度太高 ,隨著抽樣點(diǎn)的數(shù)量成指數(shù)增加 。而 LMMSE 是MMSE 的一種特殊情況， 在這種情況下，基于接收數(shù)據(jù)的估計(jì)值是接收數(shù)據(jù)的 線性變換 。 本節(jié)對(duì) OFDM 系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，在 基帶系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上用MATLAB 語言完成信號(hào)產(chǎn)生、編碼映射、 S\P 轉(zhuǎn)換、 IFFT\FFT、信 道模擬等整個(gè)系統(tǒng)的仿真，然后對(duì)循環(huán)前綴、信道估計(jì)算法等對(duì)系統(tǒng)性能起決定影響的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步仿真分析，得到了預(yù)期的理想結(jié)果，量化了各關(guān)鍵技術(shù)在不同信道條件下對(duì)系統(tǒng)性能的影響情況，對(duì) OFDM 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)起到了一定的指導(dǎo)作用，避免了人力、物力資源的浪費(fèi)。由于此課題研究時(shí)間有限，下一步需要解決的問題就是提出 OFDM 技術(shù)在通信系統(tǒng)中應(yīng)用的硬件實(shí)現(xiàn)方案，以及將該技術(shù)與自適應(yīng)、 MIMO 技術(shù)結(jié)合使用的問題進(jìn)行進(jìn)一步的研究。 29 第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 隨著 OFDM 技術(shù)的日趨成熟， OFDM 技術(shù)已被廣 泛應(yīng)用于 用戶 (HDSL)， 6Mb/s 不對(duì)稱數(shù)字用戶線（ ADSL）， 100Mb/s 甚高速數(shù)字用戶線（ VDSL），數(shù)字音頻廣播和數(shù)字視頻廣播等方面。 OFDM 在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中取得了廣泛的應(yīng)用，期中數(shù)字音頻廣播（ DAB）標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)正是使用 OFDM 的標(biāo)準(zhǔn)。另外，當(dāng)前國際上全數(shù)字高清晰度電視傳輸系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)就是包括 OFDM 技術(shù)，歐洲 HDTV 傳輸系統(tǒng)已經(jīng)采用 COFDM 技術(shù)。它具有很高的頻譜利用率，可以進(jìn)一步提高抗干擾能力，滿足電視系統(tǒng)的傳輸需求。選擇 OFDM 作為數(shù)字音頻廣播和數(shù)字 視頻廣播的主要原因在于： OFDM 技術(shù)可以有效地解決多徑時(shí)延問題。 在無線局域網(wǎng)中， HiperLAN/2 物理層應(yīng)用了 OFDM 和鏈路自適應(yīng)技術(shù)，媒體接入控制（ MAC）層采用面向連接、集中資源控制的 TDMA/TDD 方式和無線 ATM 技術(shù)，最高速率達(dá) 54Mbps，實(shí)際應(yīng)用最低能保持在 20Mbps 左右。另外， 無線局域網(wǎng)工作于 ISM 免許可證頻段，分別在 兩個(gè)段定義了采用 OFDM 技術(shù)的 和 標(biāo)準(zhǔn)，其最高數(shù)據(jù)傳輸速率提高到 54Mbps。技術(shù)的 不斷發(fā)展，引發(fā)了融合。一些 4G 及 3G 的關(guān)鍵技術(shù)，如 OFDM 技術(shù) 、 MIMO 技術(shù)、智能天線和軟件無線電等，開始應(yīng)用到無線局域網(wǎng)中，以提升 WLAN 的性能。如 和 采用 OFDM 調(diào)制技術(shù)，提高了傳輸速率，增加了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。 計(jì)劃采用 MIMO 與 OFDM 相結(jié)合，使傳輸速率成倍提高。 OFDM 技術(shù)適用于無線環(huán)境下高速傳輸，不僅應(yīng)用于無線局域網(wǎng)，還在寬帶無線接入（ BWA）中得到應(yīng)用。 工作組專門負(fù)責(zé) BWA 方面的技術(shù)工作，它已經(jīng)開發(fā)了一個(gè) 2GHz11GHz的標(biāo)準(zhǔn) ，物理層就采用了 OFDM 技術(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)不僅是新一代無線接入技術(shù)，而且對(duì)未來蜂窩移動(dòng)通信的發(fā)展也具有重要意義。 為滿足未來無線多媒體通信需求，人們?cè)诩泳o實(shí)現(xiàn) 3G 系統(tǒng)商業(yè)化得同時(shí)，開始了后 3G（ Beyond 3G）的研究。從技術(shù)方面看， 3G主要以 CDMA 技術(shù)為核心技術(shù)，而未來移動(dòng)通信系統(tǒng)則以 OFDM 技術(shù)最受矚目。在寬帶接入系統(tǒng)中，由于 OFDM 系統(tǒng)具備良好的特性，將成為下一代蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的有力支撐。 CDMA 技術(shù)為了對(duì)抗多徑干擾，需要更復(fù)雜的均衡及調(diào)制，實(shí)現(xiàn)起來非常困難，為了推動(dòng) 3G 的發(fā)展，人們開始研究 將 30 OFDM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)引入到 CDMA 系統(tǒng)中，推出 MCCDMA 技術(shù)。與普通的 DSCDMA相比， MCCDMA 系統(tǒng)具有更大的靈活性。例如，在 OFDM 信號(hào)中加入保護(hù)時(shí)間帶來的靈活性，可以使得在不同校區(qū)環(huán)境中達(dá)到最佳的頻譜利用率；高容量，高性能由于頻率交織，系統(tǒng)提供了更多重?cái)?shù)的頻率分集，因此，可以應(yīng)用不同檢測(cè)方法充分挖掘這種分集提供的增益；高抗干擾；不需要均衡，由于多載波調(diào)制的特性，它將高速率信號(hào)分割成多個(gè)低速率信號(hào)，使得信號(hào)波形的干擾得到消除。 從以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析中可以看出 OFDM 技術(shù)由于其頻譜利用率高，成本低 等原因越來越得到人們的關(guān)注，與此同時(shí)人們對(duì)于通信數(shù)據(jù)化，寬帶化，個(gè)人化和移動(dòng)化的需求， OFDM 技術(shù)在固定無線接入領(lǐng)域和移動(dòng)接入領(lǐng)域?qū)⒌玫礁訌V泛的應(yīng)用，同時(shí)OFDM 技術(shù)也將會(huì)成為未來通信領(lǐng)域中的主導(dǎo)技術(shù)。 31 第七章 結(jié)論 OFDM 是一種能夠?qū)褂啥鄰剿ヂ湫诺涝斐傻姆?hào)間干擾的有效技術(shù)，它可在頻率選擇性衰落信道中實(shí)現(xiàn)高速率的無線通信。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)己確定，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)己開始逐步推廣。 OFDM 技術(shù)作為一種高效的調(diào)制技術(shù)，將成為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之 一。作為 OFDM 系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)之一的信道估計(jì)，它的性能直接影響到未來移動(dòng)通信的通信品質(zhì)。開展這方面的研究具有很強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 課題的研究工作只是在關(guān)系 OFDM 系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素方面進(jìn)行了有益的探索。在未來無線 OFDM 系統(tǒng)的研究工作中還可以開展下面幾方面的工作： （ 1） 基于塊狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)的信道估計(jì)算法其算法簡單、頻譜利用率低，適用于慢衰落信道；基于梳狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)的信道估計(jì)算法頻譜利用率增大但未能達(dá)到最大的利用效率 ?；谛菭顚?dǎo)頻結(jié)構(gòu)的信道估計(jì)算法的頻譜利用率最高，但是其算法的復(fù)雜度在增加。因此尋找 一種收斂速度快，算法復(fù)雜度適中的盲估計(jì)算法將極大的提高系統(tǒng)的頻譜利用率。 （ 2） 無線 OFDM 系統(tǒng)中存在著許多關(guān)鍵技術(shù)，諸如降低峰均比， OFDM 多址接入方式以及 OFDM 系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)子載波、比特功率分配技術(shù)的綜合考慮。通對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)的研究，選擇最佳模式，達(dá)到 OFDM 系統(tǒng)的最佳性能。 （ 3） 目前無線 OFDM 系統(tǒng)中基于多天線的 OFDM 系統(tǒng)，即 MIMOOFDM 系統(tǒng)也是研究熱點(diǎn)。多天線技術(shù)可以有效地改善系統(tǒng)容量及性能，而且還可以顯著地提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和可靠性。 MIMOOFDM 系統(tǒng)內(nèi)的 關(guān)鍵技術(shù)包括發(fā)送分集、空間復(fù)用、接收分集和干擾消除、軟譯碼、同步、自適應(yīng)調(diào)制和編碼等。 由于時(shí)間和水平的限制，本文只涉及了信道估計(jì)中的一小部分，且作了很多的前提假設(shè)，如信道在 OFDM 信號(hào)一幀的時(shí)間內(nèi)保持準(zhǔn)靜止等。因此，與本課題相關(guān)的許多內(nèi)容有待于進(jìn)一步分析與研究，如研究如何實(shí)現(xiàn)兼顧復(fù)雜度和估計(jì)性能的 OFDM 信道估計(jì)算法等。 總之，隨著第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展， OFDM 技術(shù)必將成為新一代無線移動(dòng)通信的核心技術(shù)。而 OFDM 系統(tǒng)中的信道估計(jì)技術(shù)由于其關(guān)鍵作用將獲得更為廣泛的關(guān)注和深入的發(fā)展。 32 參考 文獻(xiàn) [1] 佟學(xué)儉 , 羅濤 . 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New Jersey: Prentice Hall, June,2021. 33 致謝 本論文是在導(dǎo)師王鑫老師的精心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華，平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的 目標(biāo)，同時(shí)還使我明白了許多待人接物與人處事的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向王鑫老師表示由衷的感謝！本論文順利完成離不開各位老師，同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助，在此向在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友表示衷心的感謝。 在本科生學(xué)習(xí)階段即將結(jié)束的時(shí)候，我要向所有傳授我知識(shí)的老師以及幫助我的同學(xué)和朋友們表示感謝！祝愿你們身體健康，工作順利！ 參考： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作記錄及成績?cè)u(píng)定冊(cè) 題 目： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 34 助理指導(dǎo)教 師：