【正文】 關(guān)的改進(jìn)技術(shù)。 第四代移動通信系統(tǒng)計(jì)劃以O(shè)FDM(正交頻分復(fù)用)為核心技術(shù)提供增值服務(wù)，它在寬帶領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的潛力。雖然第三代移動通信可以比現(xiàn)有傳輸速率快上千倍，但是仍無法滿足未來多媒體通信的要求，第四代移動通信系統(tǒng)的提出便是希望能滿足提供更大的頻寬需求。最后總結(jié)了OFDM系統(tǒng)的性能特點(diǎn)以及在實(shí)際中的應(yīng)用, 并且展望了今后的無線移動技術(shù)的發(fā)展前景。本文敘述了正交頻分復(fù)用技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷史、基本原理和OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。它即可以被看作是一種調(diào)制技術(shù)，也可以被看作是一種復(fù)用技術(shù)。OFDM調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)為實(shí)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。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目名稱OFDM的原理及其應(yīng)用摘 要在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，如何高速和可靠地傳輸信息成為人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)。雖然現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸理論和實(shí)踐已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但是隨著通信的發(fā)展，特別是無線通信業(yè)務(wù)的增長，可以利用的頻率資源日趨緊張。正交頻分復(fù)用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是當(dāng)前一種非常熱門的通信技術(shù)。由于它具有抗多徑衰落和頻譜利用率高的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于高速數(shù)字通信領(lǐng)域，比如應(yīng)用于IEEE （WLAN）的物理層等等。其中OFDM的原理部分介紹了OFDM的系統(tǒng)組成、調(diào)制方式、信道的分配以及使用OFDM技術(shù)的優(yōu)勢與不足所在，指出在短波通信中采用OFDM體制需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)。關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用；調(diào)制；解調(diào)；4GAbstractIn modern munication system, how to transmit information with high speed reliablely bee a focus that people pay attention to. Though now, data transmission theory and practice have gotten fairly big progress, but along with the development of munication, especially the increase of wireless munication business but with a view to with frequency resource bee tense day by day. The appearance of OFDM modulation technology is the modulation technology of interference rejection that realizes efficiency with raising the utilization rate of frequency band have opened up a new route. Because of wireless environment where multipath maybe significant, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), a special form of multicarrier modulation (MCM), where a single data stream is transmitted over a number of lower rate subcarriers has recently received considerable attention for its robustness to multipath selective fading and high bandwidth efficiency. It can be seen as either a modulation technique or a multiplexing technique.This paper has narrated orthogonality frequency to divide, use again the technical realization method that produces the system of background, development history, basic principle and OFDM. In which, the principle system of OFDM that has introduced OFDM partially forms and makes the distribution of way and channel as well as uses insufficient place and the advantage of OFDM technology, point out in some crucialness technologies that short wave solves in munication with OFDM system needs. Have summarized the performance characteristic of OFDM system as well as the application in reality finally, and have looked ahead in the future wireless move technology develop prospect.Keywords: OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）； Modulation； Demodulation；4G目 錄第1章 緒 論 1 課題背景 1 課題任務(wù)及要求 1 課題內(nèi)容及安排 2第2章 OFDM技術(shù)的產(chǎn)生背景及發(fā)展過程 3 OFDM的產(chǎn)生背景 3 OFDM的發(fā)展過程 5第3章 OFDM的基本原理 9 OFDM簡介 9 多載波傳輸 13 正交頻分復(fù)用 15 基本原理 15 DFT的實(shí)現(xiàn) 19 OFDM系統(tǒng)組成 20 保護(hù)間隔、循環(huán)前綴和子載波數(shù)的選擇 24 調(diào)制方式 27 OFDM的信道分配 28 OFDM的關(guān)鍵技術(shù) 29 同步技術(shù) 29 功率峰值與均值比（PARP）的解決 30 訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻及信道估計(jì)技術(shù) 31 OFDM技術(shù)的優(yōu)勢 32 OFDM技術(shù)的缺陷 33第4章 OFDM技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用 35 OFDM在ADSL中的應(yīng)用 35 OFDM在電力線通信中的應(yīng)用 36 OFDM在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 38 OFDM在數(shù)字電視中的應(yīng)用 39 OFDM在數(shù)字音頻廣播中的應(yīng)用 40 OFDM在第4代(4G)移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 41 42 OFDM在WiMAX無線城域網(wǎng)中的應(yīng)用 42 OFDM在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用 43OFDM技術(shù)的前景與展望 46結(jié)束語 48致 謝 49參考文獻(xiàn) 50第1章 緒 論 課題背景無線通信與個(gè)人通信在短短的幾十年間經(jīng)歷了從模擬通信到數(shù)字通信、從FDMA到CDMA的巨大發(fā)展，目前又有新技術(shù)出現(xiàn)，比以CDMA為核心的第三代移動通信技術(shù)更加完善，我們稱之為“第四代移動通信技術(shù)”。 縱觀移動通信的發(fā)展史，第一代模擬系統(tǒng)僅提供語音服務(wù)，不能傳輸數(shù)據(jù)；，最高可達(dá)32kbit/s；第三代移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbit/s；而我們目前所致力研究的第四代移動通信系統(tǒng)可以達(dá)到10Mbit/s至20Mbit/s。較之第三代移動通信系統(tǒng)，采用多種新技術(shù)的OFDM具有更高的頻譜利用率和良好的抗多徑干擾能力，它不僅僅可以增加系統(tǒng)容量，更重要的是它能更好地滿足多媒體通信要求，將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息的多媒體業(yè)務(wù)通過寬頻信道高品質(zhì)地傳送出去。最后介紹OFDM技術(shù)在實(shí)際領(lǐng)域中的應(yīng)用。首先從高的頻譜利用率和抗多徑衰落出發(fā)，先對OFDM優(yōu)點(diǎn)的基本原理進(jìn)行了闡述，包括接收機(jī)技術(shù)和峰均比問題等；然后分析了循環(huán)前綴對時(shí)間彌散信道所帶來的ISI和ICI的消除。本文安排如下：第一章：緒論，概述論文寫作背景。第三章：介紹OFDM的原理的關(guān)鍵技術(shù)以及OFDM系統(tǒng)的性能特點(diǎn)。第2章 OFDM技術(shù)的產(chǎn)生背景及發(fā)展過程 OFDM的產(chǎn)生背景現(xiàn)代移動通信是一門復(fù)雜的高新技術(shù)，不但集中了無線通信和有線通信的最新技術(shù)成就，而且集中了網(wǎng)絡(luò)接收和計(jì)算機(jī)技術(shù)的許多成果。未來移動通信的目標(biāo)是，能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、向任何人提供快速可靠的通信服務(wù)。與此同時(shí)，其它發(fā)達(dá)國家也相繼開發(fā)出蜂窩式公共移動通信網(wǎng)。從20世紀(jì)80年代中期開始，數(shù)字移動通信系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展和成熟時(shí)期。80年代中期，歐洲首先推出了全球移動通信系統(tǒng)（GSM：Global System for Mobile）。20世紀(jì)90年代初，美國Qualm公司推出了窄帶碼分多址（CDMA：CodeDivision Multiple Access）蜂窩移動通信系統(tǒng)，這是移動通信系統(tǒng)中具有重要意義的事件。這些目前正在廣泛使用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)是第二代移動通信系統(tǒng)。但隨著人們對通信業(yè)務(wù)范圍和業(yè)務(wù)速率要求的不斷提高，已有的第二代移動通信網(wǎng)將很難滿足新的業(yè)務(wù)需求。但是由于3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)還沒有完全脫離第二代移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所以普遍認(rèn)為第三代系統(tǒng)僅僅是一個(gè)從窄帶向未來移動通信系統(tǒng)過渡的階段。若從技術(shù)層面來看，第三代移動通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，三代以后的移動通信系統(tǒng)則以正交頻分復(fù)用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）最受矚目，特別是有不少專家學(xué)者針對OFDM技術(shù)在無線通信技術(shù)上的應(yīng)用，提供了相關(guān)的理論基礎(chǔ)，例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL：Wireless Local Loop）、數(shù)字音訊廣播（DAB: Digital Audio Broadcasting）等，都將在未來采用OFDM技術(shù)。由于無線信道存在時(shí)延擴(kuò)展，而且高速信息流的符號寬度又相對較窄，所以符號之間會存在較嚴(yán)重的符號間干擾（ISI：InterSymbol Interference），因此對單載波TDMA系統(tǒng)中使用的均衡器提出非常高的要求，即抽頭數(shù)量要足夠大，訓(xùn)練符號要足夠多，訓(xùn)練時(shí)間要足夠長，而均衡算法的復(fù)雜度也會大大增加。保證相同帶寬的前提下，高速數(shù)據(jù)流所使用的擴(kuò)頻增益就不能太高，這樣就大大限制了CDMA系統(tǒng)噪聲平均的優(yōu)點(diǎn)，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一定的影響，如果保持原來的擴(kuò)頻增益，則必須要相應(yīng)的提高帶寬。因此，人們開始關(guān)注正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)，希望通過這種方法來解決高速信息流在無線信道中的傳輸問題，從而可以滿足帶寬要求更高的多種多媒體業(yè)務(wù)和更快的網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度。表21 通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r第一代（1G）第二代（2G）第三代（3G）時(shí)間1987~19961990~2001~業(yè)務(wù)模擬移動電話語音數(shù)據(jù)數(shù)字語音消息高速數(shù)據(jù)， 寬帶視頻，多媒體結(jié)構(gòu)宏蜂窩微蜂窩，微微蜂窩，無線本地環(huán)路無線技術(shù)模擬調(diào)頻 FDD FDMA數(shù)字調(diào)制，CDMA使用TDD和FDD的TDMACDMA,可能與TDMA結(jié)合，或者與TDD和FDD結(jié)合頻段800MHz800+1900MHz2GHz實(shí)例AMPS ,TACS,ETACS,NMT450/900,NTT,JTACS/NTACSCDMA,GSM/DCS1900,US TDMA IS136CDMA2000,WCDMA,TDSCDMA在通信傳輸體制中，并行傳輸與串行傳輸一直是兩種重要的傳輸方式。串行方式一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，串行在嚴(yán)重的碼間干擾或信道衰落下，高速率的串行方式傳輸將變得非常困難。他將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個(gè)比特流，使得每一個(gè)子數(shù)據(jù)流具有低得多的比特傳輸速率，從而使抗碼間干擾或信道衰落的能力增強(qiáng)。但是頻譜的利用率低，子信道之間要留有保護(hù)頻帶，而且在頻分路數(shù)N較大時(shí)多個(gè)濾波器的實(shí)現(xiàn)使系統(tǒng)復(fù)雜化。 OFDM的發(fā)展過程OFDM的歷史要追溯到20世紀(jì)60年代中期，當(dāng)時(shí)R．w．Chang發(fā)表了關(guān)于帶限信號多信道傳輸合成的論文。此后不久，Saltzberg完成了性能分析?！?970年，OFDM的專利發(fā)表，其基本思想就是通過采用允許子信道頻譜重疊，但又相互間不影響的頻分復(fù)用(FDM)的方法來并行傳送數(shù)據(jù)，不僅無需高速均衡器，有很高的頻譜利用率，而且有較強(qiáng)的抗脈沖噪聲及多徑衰落的能力。該Modem利用34路子信道并行傳送34路低速數(shù)據(jù)，每個(gè)子信道采用相移鍵控(PSK)調(diào)制，且各子信道載波相互正交，間隔為84 Hz。對OFDM做主要貢獻(xiàn)的是Weinstein和Ebert在1971年的論文，Weinstein和Ebert提出使用離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)，實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的全部調(diào)制和解調(diào)功能的建議。用離散傅里葉變換(DFT)完成基帶調(diào)制和解調(diào)，這項(xiàng)工作不是集中在單個(gè)信道，而是旨在引入消除子載波間干擾的處理方法。 另一個(gè)主要貢獻(xiàn)是Peled和Ruiz在1980年的論文，他引入了循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，CP)的概念，解決了正交性的問題。 隨著VLSI的迅速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了高速大階數(shù)的FFT專用芯片及可用軟件快速實(shí)現(xiàn)FFT的數(shù)字信號處理(DSP)的通用芯片，且價(jià)格低廉，使利用FFT來實(shí)現(xiàn)OFDM的技術(shù)成為可能。而在無線移動信道中，盡管存在著多徑傳播及多普勒頻移所引起的頻率選擇性衰落和瑞利衰落，但OFDM調(diào)制還是能夠減輕瑞利衰落的影響。而與串行方式不同，OFDM能將高速串行碼流轉(zhuǎn)變成許多低速的碼流進(jìn)行并行傳送，使得碼元周期很長，即遠(yuǎn)大于深衰落的持續(xù)時(shí)間，因而當(dāng)出現(xiàn)深衰落時(shí)，并行的碼元只是輕微的受損，經(jīng)過糾錯(cuò)就可以恢復(fù)