【正文】 號都是由所有子載波信號經(jīng)過疊加而成的，既對連續(xù)的多個經(jīng)過調(diào)制的子載波的sk疊加信號進行抽樣得到的。二進制信源為了敘述簡潔，可以令式（ ）中的 ts=0 并且忽略矩形，對于信號 s(t)以 T/N 的速率進行抽樣，即令 t=kT/N(k=0,1,…,N1)，則得到： ()102s(/)exp()Nkiiktdj????(01)N??可以看到ｓ ｋ 等效為對 進行 IDFT 運算。采用 IFFT 和 FFT 的 OFDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。傅里葉變換獨特的蝶型運算不僅在現(xiàn)有的通信與信號處理方面具有很強的優(yōu)勢，在 OFDM 系統(tǒng)中同樣也能起到一定的作用。OFDM 實際上是可以滿足無符號間干擾的奈奎斯特準則,這種消除子信道間干擾(ICI)的方法是通過在時域中使用矩形脈沖成形,在頻域中每個子載波的最大處采樣來實現(xiàn)。在接收端，將接收的同相和正交矢量映射回數(shù)據(jù)，完成子載波調(diào)制。如果用 N 表示子載波的個數(shù)，T 表示 OFDM 符號的持續(xù)時間(周期)， di(i=0,1,2…,N1) 表示分配給每個子信道的數(shù)據(jù)符號， ?i 表示第 i 個子載波的載波頻率，矩形函數(shù) rect(t)=1,|t|≤T/2,則 t=ty 從開始的 OFDM 符號可以表示為：()???? ????????????? TtttfjTtrecdts ssssNi sisi ?0 )](2exp[)/(R)(1 ?一旦將要傳輸?shù)谋忍胤峙涞礁鱾€子載波上，某一種調(diào)制模式則將它們映射為子載波的幅度和相位，通常采用等效基帶信道來表示 OFDM 的輸出信號: ()???? ???????? TtttTijTtrecdts ssssNi si ?0 )](/2exp[)/()(1 ?其中 s(t)的實部和虛部分別對應 OFDM 符號的同相(Inphase)和正交(Quadraturephase)分量，在實部系統(tǒng)可以分別與相應子載波的余弦分量和正弦分量相乘，構(gòu)成最終的子信道信號和合成的 OFDM 符號。實現(xiàn)框圖分別如圖 、圖 。在 FPGA 中在使用平方根升余弦濾波器對基帶信號濾波, 以消除符號間干擾, 濾波后的IQ兩路信號通過乘法器與 NCO 中的正弦和余弦中頻載波相乘完成 IQ 調(diào)制, 最后兩路信號相加通過 DA 轉(zhuǎn)換送入信道。第 3 章 OFDM 調(diào)制器技術(shù) OFDM 調(diào)制解調(diào)原理OFDM 技術(shù)對信號進行 I/Q 調(diào)制, 在 IQ 兩路調(diào)制時沒有幅度上的失真, 所以極大的克服了模擬 I/Q調(diào)制的幅度和相位不平衡性 , 克服了模擬混頻電路非線性的影響。但是OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)卻為在子載波間進行編碼提供了機會，形成COFDM方式。實際應用中，通常同時采用信道編碼和交織，進一步改善整個系統(tǒng)的性能。 編碼信道和交織為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)性能，信道編碼和交織是普遍采用的方法。但是，CP 長度過長必然導致能量大量損失，尤其對子載波個數(shù)不是很大的系統(tǒng)。因為均衡的實質(zhì)是補償多徑信道引起的碼間干擾，而 OFDM 技術(shù)本身已經(jīng)利用了多徑信道的分集特性，因此在一般情況下，OFDM 系統(tǒng)就不必再做均衡了。為了解決這一問題，人們提出了基于信號畸變技術(shù)、信號擾碼技術(shù)和基于信號空間擴展等降低OFDM系統(tǒng)PAPR的方法。盡管峰值功率出現(xiàn)的概率較低，但為了不知真地傳輸這些高PAPR的OFDM信號，發(fā)送端對高功率放大器(HPA)的線性度要求也很高。在實際設(shè)計中，導頻信息的選擇和最佳估計器的設(shè)計通常又是相互關(guān)聯(lián)的，因為估計器的性能與導頻信息的傳輸方式有關(guān)。 信道估計在 OFDM 系統(tǒng)中，信道估計器的設(shè)計主要有兩個問題：一是導頻信息的選取。同步是 OFDM 技術(shù)中的一個難點，許多學者提出了很多 OFDM 同步算法，其中較常用的有利用奇異值分解的 ESPRIT 同步算法和 ML 估計算法， ESPRIT算法雖然估計精度高，但計算復雜，計算量大，而 ML 算法利用 OFDM 信號的循環(huán)前綴，可以有效地對 OFDM 信號進行頻偏和時偏的聯(lián)合估計，而且與 ESPRIT算法相比，其計算量要小得多。插入導頻符號法同步性能較好，但是這種方法浪費了帶寬和功率資源，降低了系統(tǒng)的有效性。當前提出的OFDM 系統(tǒng)中，采用輔助信息的同步方式主要可以分為：插入導頻符號的同步和基于循環(huán)前綴的同步。OFDM 系統(tǒng)中的同步過程一般分為捕獲和跟蹤兩個階段，捕獲階段進行粗同步，跟蹤階段進行細同步，以進一步減小誤差。但時間同步誤差將導致 FFT 處理窗包含連續(xù)的兩個 OFDM 符號，從而引入了 OFDM 符號間干擾(ISI) 。 頻域同步，要求系統(tǒng)估計和校正接收信號的載波偏移。但對于多載波系統(tǒng)，卻會造成子載波間干擾(ICI)，因此 OFDM 系統(tǒng)對于載波偏移比單載波系統(tǒng)要敏感，必須采取措施消除頻率偏移。結(jié)果接收機產(chǎn)生的頻率不可能與發(fā)送端的頻率完全一致。任何頻率偏移必然導致 ICI。時域同步，要求 OFDM 系統(tǒng)確定符號邊界，并且提取出最佳的采樣時鐘，從而減小載波干擾(ICI)和碼間干擾(ISI) 造成的影響。 OFDM 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 同步技術(shù)OFDM 技術(shù)區(qū)分各個子信道的方法是利用各個子載波之間嚴格的正交性。接收端基于接收信號的質(zhì)量決定采用何種的調(diào)制方案。每個OFDM 符號都是由一個循環(huán)前綴加到一個由 IFFT 產(chǎn)生的塊的前面而構(gòu)成的。時間—頻率交織方案用于降低譯碼器輸入端接受噪音的相關(guān)性而提供多樣性。CENELEC 帶寬被分割成許多子信道，這些信道被看作是用不同的正交頻率表示的獨立頻移鍵控（PSK）調(diào)制載波。OFDM 是一種能有效利用有限 CENELEC 帶寬的調(diào)制技術(shù)，且支持使用先進的信道編碼技術(shù)，這種組合能力在電力線信道上形成一個非常可靠的通信。而且電力線是一個頻率選擇性信道。 OFDM 技術(shù)的實現(xiàn)電力線的信道環(huán)境非常惡劣，信道特征和參數(shù)受到頻率、地點、時間和連接到它上面的設(shè)備的影響。這樣就使得在 FFT 周期內(nèi)， OFDM 符號的延時副本所包含的波形的周期個數(shù)是整數(shù)，從而解決了 ICI。這樣的情況下仍然解決不了信道間干擾（ICI） ，子載波之間的正交性遭到破壞，接收端就不能很好的恢復出原始信號，這點是毀滅性的。正是由于每個子載波的正交性，我們可以是子載波的頻譜重疊并靠近 Nyquist 帶寬，從而大大提高了頻譜的利用率，所以非常適合移動場合中的高速傳輸。只msT要一個碼元的多徑時延擴展超出了碼元持續(xù)時間，就會出現(xiàn)這種情況，而信號的這種時延擴展會導致信號碼間干擾的產(chǎn)生。在這種情況下，一個碼元的多徑時延分量都在一個碼元的持續(xù)時間內(nèi)到達，因此信號不可分辨，此時就不會引起碼間干擾，因為此時信號的時間擴展并不會導致相鄰接收碼元的顯著重疊。在衰落信道中，根據(jù)多徑信號最大時延 和碼元時間 的關(guān)系，可以把性能mTsT降級分為平坦衰落和頻率選擇性衰落兩種類型。其基本原理是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流串并變換后分解為若干個并行的子數(shù)據(jù)流（也可以看作將一個信道劃分為若干個并行的相互正交的子信道） ，這樣的話每個子數(shù)據(jù)流的速率比串行過來的數(shù)據(jù)流低得多（速率變?yōu)槎嗌偃Q于變換為多少路并行數(shù)據(jù)流） ，因此每個子信道上的碼元周期將會變長，每個子信道上便是平坦衰落，然后用每個子信道上的低速率數(shù)據(jù)去調(diào)制相應的子載波，從而構(gòu)成多個低速碼元合成的數(shù)據(jù)的發(fā)送傳輸系統(tǒng)基本原理圖如圖 。隨著 OFDM 技術(shù)的發(fā)展與興起，考慮到能用 OFDM 技術(shù)來進行高速數(shù)據(jù)傳輸，它能夠很好地對抗信道的頻率選擇性衰落，減少甚至消除碼間干擾的影響。OFDM 是一種多載波調(diào)制（MCM ）技術(shù)，其基本原理就是把高速的數(shù)據(jù)流經(jīng)過串并變換，分配的傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。這就對均衡提出了更高的要求，需要引入復雜的均衡算法，并且要考慮到算法的收斂速度和可實現(xiàn)性。所謂碼間干擾（ISI ）就是當一個碼元的時延信號產(chǎn)生的拖尾延伸到相鄰碼元時間中時，會影響信號的正確接收，導致系統(tǒng)誤碼性能的降低，這類干擾就被稱作碼間干擾。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，我們通常采用的通信系統(tǒng)是單載波傳輸系統(tǒng)模型如圖 所示。基于 PFGA 實現(xiàn) OFDM 通信系統(tǒng)，能有效降低電路復雜度，運用先進的算法提升通信系統(tǒng)的性能指標，采用計算機輔助設(shè)計，實現(xiàn)電子設(shè)計自動化，便于移植、集成和大規(guī)模生產(chǎn)。OFDM 系統(tǒng)既可以維持發(fā)送符號周期源于大于多徑時延，又能夠支持高速的數(shù)據(jù)業(yè)務，并且不需要復雜的信道均衡。近年來，隨著數(shù)字信號處理（DSP）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）技術(shù)的發(fā)展才使得制約 OFDM 技術(shù)發(fā)展的屏障不復存在，OFDM 也因而變得更加實用。OFDM 調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)為實現(xiàn)高效的抗干擾調(diào)制技術(shù)和提高頻帶利用率開辟了一條的新路徑。雖然第三代移動通信比現(xiàn)有的傳輸速率快上千倍，但其數(shù)據(jù)傳輸速率也僅有2Mbit/s，第四代移動通信系統(tǒng)計劃已經(jīng)開始研究。 Field Programmable Gate Array (FPGA) 。 Further for OFDM demodulation scheme based on FPGA design。關(guān)鍵詞：正交頻分復用(OFDM)；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA） ；仿真 AbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technique is a multicarrier digital modulation technology, as a kind of can effective against interference and symbol interference between the signal channel of high speed transmission technology, with its high spectrum efficiency, strong ability to resist multipath fading and narrowband interference resistant performance is good, low cost, etc, has been widely applied. It can satisfy the high speed wireless munications, broadband and mobile needs, be the first choice of the fourth generation mobile munication technology, is also a hot problem in the study on the current mobile munication technology.FPGA (Field Programmable Gate Array) is a kind of programmable logic devices, it