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正交频分复用技术及其应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:简述了正交频分复用技术的发展及特点,论述了其原理及实现方法,构建了OFDM系统的实现框图,并进行了计算机仿真。最后介绍了几种典型应用。

    关键词:正交频分复用(OFDM) 多载波调制

随着通信需求的不断增长,宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一,而网络的迅速增长使人们对无线通信提出了更高的要求。为有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题,同时降低系统成本,人们采用了正交频分复用(OFDM)技术。OFDM是一种多载波并行传输系统,通过延长传输符号的周期,增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较,它最大的特点在于结构简单,可大大降低成本,且在实际应用中非常灵活,对高速数字通信量一种非常有潜力的技术。

1 正交频分复用(OFDM)技术的发展(范文先生网www.fwsir.com收集整理)

OFDM的概念于20世纪50~60年代提出,1970年OFDM的专利被发表[1],其基本思想通过采用允许子信道频谱重叠,但相互间又不影响的频分复用(FDM)方法来并行传送数据。OFDM早期的应用有AN/GSC_10(KATHRYN)高频可变速率数传调制解调器等[1]。

在早期的OFDM系统中,发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的,系统复杂且昂贵。1971年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和解调功能[3]的建议,简化了振荡器阵列以及相关接收机中本地载波之间严格同步的问题,为实现OFDM的全数字化方案作了理论上的准备。

80年代以后,OFDM的调制技术再一次成为研究热点。例如在有线信道的研究中,Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM调制技术,试验成功了16QAM多路并行传送19.2kbit/s的电话线MODEM[4]。
正交频分复用技术及其应用
    1984年,Cimini提出了一种适于无线信道传送数据的OFDM方案[5]。其特点是调制波的码型是方波,并在码元间插入了保护间隙,该方案可以避免多径传播引起的码间串扰。

进入90年代以后,OFDM的应用又涉及到了利用移动调频(FM)和单边带(SSB)信道进行高速数据通信、陆地移动通信、高速数字用户环路(HDSL)、非对称数字用户环路(ADSL)、超高速数字用户环路(VHDSL)、数字声广播(DAB)及高清晰度数字电视(HDTV)和陆地广播等各种通信系统。
正交频分复用技术及其应用
2 OFDM的原理

OFDM技术是一种多载波调制技术,其特点是各副载波相互正交。

设{fm}是一组载波频率,各载波频率的关系为:

{fm}=f0+m/T m=0,1,2,…N-1   (1)

式中,T是单元码的持续时间,f0是发送频率。

作为载波的单元信号组定义为[16]:

正交频分复用技术及其应用

式中l的物理意义对应于“帧”(即在第l时刻有m路并行码同时发送)。

其频谱相互交叠,如图1所示。

从图1可以看出,OFDM是由一系列在频率上等间隔的副载波构成,每个副载波数字符号调制,各载波上的信号功率形式都是相同的,都为sinf/f型,它对应于时域的方波。

Φm(t)满足正交条件

正交频分复用技术及其应用

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