【正文】 價(jià)得到的。OFDM技術(shù)的基礎(chǔ)是各個(gè)子載波必須滿足頻率正交性，如果正交性存在缺陷，整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)嚴(yán)重下降。 　OFDM技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)OFDM技術(shù)存在很多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，在3G、4G中被運(yùn)用，在通信方面確實(shí)存在很多優(yōu)勢(shì)[7]：1）頻譜利用率很高，在窄帶帶寬下能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在頻譜資源有限的無(wú)線環(huán)境中很重要。2）由于通信路徑上傳送數(shù)據(jù)的能力會(huì)隨時(shí)間的變化而發(fā)生變化， 而OFDM技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)視傳輸媒質(zhì)上通信特性的突發(fā)變化，所以O(shè)FDM能動(dòng)態(tài)地與之相協(xié)調(diào)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波來(lái)保證通信持續(xù)精確地進(jìn)行；3） 該技術(shù)可以自動(dòng)地檢測(cè)在傳輸介質(zhì)下哪一個(gè)特定的載波存在較高的信號(hào)衰減或干擾脈沖，并能采取合適的調(diào)制措施使指定頻率下的載波通信成功；4）該技術(shù)能提供隊(duì)列服務(wù)，克服傳輸介質(zhì)中外界信號(hào)的干擾，因此OFDM技術(shù)適合在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號(hào)散播的地區(qū)使用。5）OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是抗頻率選擇性衰落及窄帶干擾能力強(qiáng)。6）可以有效地降低信號(hào)波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM技術(shù)已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒(méi)有必要再加時(shí)域均衡器。8） OFDM采用IFFT和FFT來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，降低系統(tǒng)復(fù)雜程度；易于DSP實(shí)現(xiàn)。而單載波系統(tǒng)就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，相位噪聲和載波頻偏僅僅是降低了接收到的信噪比，而不會(huì)引起互相之間的干擾。與傳統(tǒng)的恒包絡(luò)的調(diào)制方法相比，OFDM調(diào)制存在一個(gè)很高的峰值因子。對(duì)某些數(shù)據(jù)，這些小信號(hào)有可能同相，而在幅度上疊加在一起從而產(chǎn)生很大的瞬時(shí)峰值幅度。同時(shí)，在發(fā)射端，放大器的最大輸出功率就限制了信號(hào)的峰值，這會(huì)在OFDM頻段內(nèi)和相鄰頻段之間產(chǎn)生干擾。 OFDM系統(tǒng)的發(fā)展前景無(wú)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，從頻分多址(FDMA)到碼分多址(CDMA)的巨大發(fā)展，目前又有新技術(shù)的出現(xiàn)，此技術(shù)即為正交頻分復(fù)用（OFDM）。OFDM技術(shù)在寬帶領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的潛力。另外，OFDM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉。OFDM將成為實(shí)現(xiàn)未來(lái)寬帶移動(dòng)通信的主流方式，因而引起越來(lái)越多的人們的關(guān)注和研究[8]。OFDM技術(shù)是將高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串/并變換，分配到速率相對(duì)較低的若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸，不同的是，OFDM的頻譜利用率更高。但在OFDM信號(hào)內(nèi)所有的子載波都在時(shí)間和頻率上同步，使得子載波間的干擾被嚴(yán)格控制。頻率傳統(tǒng)的頻分復(fù)用（FDM）多載波調(diào)制節(jié)省帶寬資源頻率正交頻分復(fù)用（OFDM）多載波調(diào)制2）對(duì)于FDM系統(tǒng)而言，傳輸?shù)男盘?hào)必須在兩個(gè)信道之間存在頻率間隔來(lái)防止干擾，因此，降低了勸不動(dòng)頻譜利用率。圖21 FDM與OFDM頻率利用率的比較OFDM是一種多載波傳輸技術(shù)，可以被看作一種調(diào)制技術(shù)，也可以被看作一種復(fù)用技術(shù)。　OFDM的基本原理。定時(shí)和頻率同步符號(hào)定時(shí)頻偏校正輸入數(shù)據(jù)信道編碼交織信號(hào)映射插入導(dǎo)頻串/并交換IFFT并/串變換插保護(hù)間隔載波調(diào)制信道載波解調(diào)去保護(hù)間隔串/并變換FFT并/串變換信道估計(jì)信道逆映射解交織信道解碼輸出數(shù)據(jù) OFDM系統(tǒng)在發(fā)送端，輸入的高速率數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)信道編碼和交織后，再通過(guò)調(diào)制映射產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，插入導(dǎo)頻信號(hào)后，經(jīng)過(guò)串/并變換變成N個(gè)并行的低速率數(shù)據(jù)流，這樣每N個(gè)并行數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)OFDM符號(hào)。為了在接收端能夠有效的抑制碼間干擾(Inter Symbol Interference，ISI)，通常要在每一時(shí)域OFDM符號(hào)前加上保護(hù)間隔(Guard Interval，GI)。 （22）接收端將接收的信號(hào)進(jìn)行處理，完成定時(shí)同步和載波同步。最后經(jīng)過(guò)反映射和信道譯碼恢復(fù)出原始比特流?！FDM系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)的OFDM系統(tǒng)[11]。該信號(hào)經(jīng)過(guò)信道后，接收到的信號(hào)r(t)經(jīng)過(guò)模／數(shù)變換，然后去掉保護(hù)間隔，以恢復(fù)子載波之間的正交性，再經(jīng)過(guò)串／并變換和DFT或FFT使數(shù)據(jù)的時(shí)域表達(dá)式變到頻域上后，恢復(fù)出OFDM的調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過(guò)并／串變換后還原出輸入符號(hào)。而采用OFDM技術(shù)的主要原因之一是它可以有效地防止多徑時(shí)延擴(kuò)展。在OFDM系統(tǒng)中，為了能夠最大限度地消除符號(hào)間干擾，可在每個(gè)OFDM符號(hào)之間插入保護(hù)間隔，而且該保護(hù)間隔的長(zhǎng)度Tg一般要大于無(wú)線信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，這樣一個(gè)符號(hào)的多徑分量就不會(huì)對(duì)下一個(gè)符號(hào)造成干擾[12]。所以，OFDM接收機(jī)所看到的只是存在某些相位偏移、多個(gè)單純連續(xù)正弦波形的信號(hào)疊加，而這種疊加不會(huì)破壞子載波之間的正交性。　循環(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(lái)寬度為T的OFDM符號(hào)進(jìn)行周期性擴(kuò)展，用擴(kuò)展信號(hào)來(lái)填充保護(hù)間隔。在實(shí)際系統(tǒng)中，當(dāng)OFDM符號(hào)送入信道之前，首先要加入循環(huán)前綴，然后送入信道進(jìn)行傳送。在OFDM符號(hào)內(nèi)加入循環(huán)前綴可以保證在一個(gè)FFT周期內(nèi)，使OFDM符號(hào)的時(shí)延副本內(nèi)所包含的波形周期個(gè)數(shù)也是整數(shù)，這樣，時(shí)延小于保護(hù)間隔Tg的時(shí)延信號(hào)就不會(huì)在解調(diào)過(guò)程中產(chǎn)生信道間干擾ICI[14]。一般來(lái)說(shuō)，首先要確定三個(gè)參數(shù)：帶寬、比特率以及保護(hù)間隔。一旦確定了保護(hù)間隔，則OFDM符號(hào)周期長(zhǎng)度就可以確定。但是符號(hào)周期長(zhǎng)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(dǎo)致子載波間隔相對(duì)減少，致使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度增加，并且還加大了系統(tǒng)的峰值平均功率比，同時(shí)使系統(tǒng)對(duì)頻率偏差更加敏感。在確定符號(hào)周期和保護(hù)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(hù)間隔后的符號(hào)周期的倒數(shù))得到或者利用所要求的比特速率除以每個(gè)子信道的比特速率來(lái)確定子載波的數(shù)量。有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間T對(duì)子載波之間間隔和譯碼的等待周期都有影響，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的吞吐量，子載波數(shù)目和FFT的長(zhǎng)度要有相對(duì)較大的數(shù)量，這樣就會(huì)使有用符號(hào)持續(xù)時(shí)間增大?？傊x擇有用符號(hào)的持續(xù)時(shí)間，必須以保證信道的穩(wěn)定為前提。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?？梢酝ㄟ^(guò)改變發(fā)射的射頻信號(hào)幅度、相位和頻率來(lái)調(diào)制信號(hào)。短波通信中可以采用MPSK和MQAM的調(diào)制方式。矩形QAM信號(hào)星座具有容易產(chǎn)生的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。矩形QAM包括4QAM，16QAM以及64QAM等，使每個(gè)星座點(diǎn)分別所對(duì)應(yīng)的比特?cái)?shù)量為2，4，6。3 OFDM系統(tǒng)仿真與分析 MATLAB簡(jiǎn)介 MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室即Matrix　Laboratory的縮寫。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué),工程中常用的形式十分相似,所以利用MATLAB來(lái)計(jì)算問(wèn)題要比用C,FORTRAN等語(yǔ)言使用簡(jiǎn)捷得多。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科性工具包。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包,包括控制工具包,信號(hào)處理工具包以及通信工具包等都屬于此類。除內(nèi)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(guò)對(duì)源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包。 1）語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富。2）運(yùn)算符豐富。3）MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語(yǔ)句和if語(yǔ)句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴＠?，在MATLAB里，用戶無(wú)需對(duì)矩陣預(yù)定義就可使用。6）MATLAB的圖形功能強(qiáng)大。MATLAB還具有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。由于MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。下面結(jié)合主要程序加以注釋并說(shuō)明系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)：初始化：子載波數(shù)為256，出入不同信噪比進(jìn)行誤碼率統(tǒng)計(jì)16QAM解調(diào)FFT去掉循環(huán)前綴加入高斯白噪聲加入循環(huán)前綴IFFT16QAM調(diào)制產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)開(kāi)始結(jié)束