资源描述：
《ofdm技术的理论分析与仿真实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷第155期电力系统通信Vol.26No.1552005年9月10日TelecommunicationsforElectricPowerSystemSep.10,2005·1·OFDM技术的理论分析与仿真实现马英红,谢志远,刘爱辉(华北电力大学电子与通信工程学院,河北保定071003)摘要:文章对正交频分复用技术(OFDM)包括子载波间隔的选择、调制解调原理进行了理论分析;对OFDM系统的IFFT/FFT实现进行了数学推导,并给出了一种基于IFFT/FFT的OFDM系统仿真方案以及该方案仿真参数的设计方法和步骤,为实际应用中OFDM
2、系统的设计提供了理论依据;给出了该方案的OFDM系统仿真结果,验证了OFDM信号的白噪声特性和OFDM通信系统较强的抗频率选择性衰落特性。关键词:正交频分复用技术;子载波;仿真中图分类号:TM73文献标识码:B文章编号:1005-7641(2005)09-0001-03各载波上信号频谱不能重叠(如图1所示),频带利用0引言率较低,而OFDM允许各载波上的信号频谱相互重OFDM调制技术能够抑制多径信道的频率选择叠。为了使各路信号在接收端可以得到解调,要求各性衰落,充分利用频带,自适应分配数据流,被认为是载波在整个符号周期中相互正交,图2给出
3、了OFDM在多径信道中实现高速数据通信的理想调制技术和通子载波的频谱图。可以看出,OFDM的各子载波频谱信方案。有一半的重叠,较传统频分复用,对信道带宽的利用率OFDM的基本原理是将高速串行数据转换成低提高了1倍左右。速并行数据,调制到等频率间隔的相互正交的子载波上进行并行传输。这样,就将总的信道带宽分成多个[1]等带宽的子信道,而每一个子信道的频率响应都可以近似看作是平坦的,从而能够克服频率选择性衰减的影响。此外,在相邻OFDM符号之间引入循环前缀,可有效地克服多径信道的扩展时延,消除符号间干扰(ISI)和子信道间干扰(ICI),而且,
4、OFDM的正交图1传统频分复用图2OFDM子载波频谱调制和解调可以通过IFFT/FFT算法来完成。随着的频带划分大规模集成电路技术与DSP技术的发展,IFFT和FFT都是非常容易实现的。1.2OFDM子载波间隔的选择1OFDM技术的理论分析要使OFDM符号在接收端得到解调,须各子载波在整个符号周期内相互正交,即在一个符号周期内选1.1载波上信号频谱的重叠j2πfktOFDM是多载波调制与频分复用技术的结合,是择一组子载波基{e}k=0,1,2⋯,各子载波之间满足正一种并行传输技术。在串行传输中,当传输速率很高交性条件TT以至于使符号周期大
5、于信道最大时延时,系统传输将ej2πfit·(ej2πfjt)×dt=ej2π(i-j)△ftdt=Ti=j受到严重的多径时延扩展和频率选择性衰落的干扰,0∫0∫0i≠j而并行传输实现了把高速串行数据转化为低速并行数(1)据(设N路数据并行传输),使传输的符号周期成为串式中T为一个OFDM符号的周期;△f为相邻子载波行传输的N倍,从而可以有效抵抗多径干扰。的频率间隔;fi、fj分别为第i和第j个子载波的频率。频分复用是典型的并行传输技术。传统的频分复要使该正交条件得到满足,相邻子载波的频率间用中,为在接收端能够用带通滤波器将各路信号分离,
6、隔△f的选择成为关键,现证明当△f=n/T(n为整数)时,各子载波间满足正交条件,分析式(1)得Tj2π(i-j)△ftT0收稿日期:2005-03-23;修回日期:2005-05-121)当i=j时,∫0edt=∫0edt=T显然·2·电力系统通信2005,26(155)满足;复出离散序列dn,对其进行DFT得到原始数据序列N-12)当i≠j时,由于当T为cosωt和sinωt的周期12πnks(k)=∑dnexp(-j)k=0,1,⋯N-1ωTTωjtTNn=0N的整数倍,即当k=为整数时,∫0edt=∫0(cosωt2π(5)+js
7、inωt)dt=0,所以当k=[2π(i-j)△f]T(i≠j)为所以,OFDM系统的调制解调部分可以分别由N2π点的IDFT/DFT来代替,实际中通常采用DSP芯片Tj2π(i-j)△ftTωjt整数时,∫0edt=(∫0edt)
8、ω=2π(i-j)△f=0。取由快速算法IFFT/FFT来实现,图3给出了基于IF2△f=n/T(n为整数),则k=(i-j)·n为整数,FT/FFT的OFDM基带信号的产生框图。Tj2π(i-j)△ft∫0edt=0成立。结合上一段,当△f=n/T时,式(1)成立,满足正交性。为达到频谱的最大利用率,一般取
9、△f=1/T,子载波频谱如图2所示,每个子载波的峰值对应另一个子载波的零点。1.3OFDM的IFFT/FFT实现在OFDM系统的发送端,选取了合适的子载波正图3基于IFFT/FFT的OFDM基
