基于OFDM的高速数据传输系统的研究-论文.pdf

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1、2015年第2期石油工业计算机应用Jun．2015总第86期ComputerApplicationsofPetroleumTotal8651·综合应用·基于OFDM的高速数据传输系统的研究余文宁李英林中国电子科技集团公司第二十二研究所摘要：文章介绍了OFDM的基本工作原理，描述了成像测井高速遥测系统中基于OFDM的高速数据传输系统设计思路和硬件实现方式，论证了在测井电缆上实现基于OFDM的高速数据传输系统的可行性。关键词：OFDM；成像测井；高速遥测个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，0引言尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每随着测井技术的发展，成像测井技术已经成为个子信道

2、是相对平坦的，在每个子信道上进行的是测井仪器的发展趋势。由于成像所需要的数据量巨窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可大，对数据传输速率有很高的要求，所以基于测井以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系电缆的高速数据传输系统就成为必须突破的技术瓶统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱颈。是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。OFDM实质上是将1OFDM基本原理高速的串行数据流变成低速并行数据再进行传输。提高数据传输数率通常的方法是采用高速调制OFDM系统的基本模型框图如图1和图2所示。解调技术，这里我们选用OFDM技术来实现高速数数字传输。O

3、FDM(OrthogonalFrequencyDivision串行数字出Multiplexing)——正交频分复用是一种多载波调据流基do。dl⋯dN．1并带转制，又称为离散多音调制(DMT)。其最大的特点是调换信道利用率高，它将信道的可用带宽划分为若干个制子信道，每个子信道一个载波，载一路数据，并行传输。所有子信道载波之间具有正交性，载波之间频图1发送部分原理框图道可以互相交叠，频谱利用率大大提高。因此在带宽受限的测井电缆上，OFDM可以大幅提高数据传输率。信号恢复利用数字信号处理技术，无须滤波——叶◇—一一+叫匦墼坌卜出数‘器组，实现简单易行。具有较强的抗脉冲干扰能力，●÷并纂；Cos(2

4、￡t)i；转带同时，每个子信道的带宽较窄，单个子信道上的频率换i薅——制响应变得相对平坦了许多，近似线性，所需的均衡就比较简单。OFDM还可以灵活调整上、下行信号速图2接收部分原理框图率，以适应不同用户线路的特性。OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定OFDM符号频谱可以看作是周期为T的矩形信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一脉冲的频谱与一组位于各个子载波频率上的函数的作者简介：余文宁(1980一)，女，硕士研究生，工程师，主要从事通信技术专业。石油工业计算机应用2015年6月6卷积。矩形脉冲的频谱幅值为sinc(fr)函数。化为时域离散的数据。由此，用户的原始输入数据这种矩形脉冲的

5、频谱的零点出现在频率为1／T整就被OFDM按照频域数据进行了处理。计算出快数倍的位置上。如图3所示。速傅立叶逆变换样值之后，在样值前加上一个循环前缀，就形成了一个循环拓展的OFDM信息码字。K一0l234循环拓展信息码的样值再次通过一个并行一串行转换器模块变换后，再按照串行的方式通过信道(经过适当的滤波和调制)进行传输。在传输过程中，信道的冲击响应对时域信号造成了干扰。由于循环前缀使所传输的OFDM信号表现出周期性，这种卷积就成了一种圆周卷积。根据离散时间线性系统原理，圆周卷积的结果相当于OFDM信号的频率图3OFDM符号频谮图响应和信道频率响应的乘积。接收器完成与发送器虽然各个子信道的频谱有

6、相互覆盖的部分，但相反的操作。接收器收到的信号是时域信号。由于是在每个子载波频谱幅度的最大值的地方，所有其无线信道的影响发生了一定的变化，接收到的信号他子载波的频谱幅值恰好为零。在对OFDM符号经过一个串行一并行的转换器，并且把循环前缀清进行解调的过程中，要计算这些点上所对应的每一除掉。清除循环前缀并没有删掉任何信息。循环前个子载波频率的最大值，因而可以从多个相互重叠缀中的信息是冗余的。使用循环前缀是为了保证卷的子信道信号的频谱中提取出每个子信道的信号，积特性的成立。在清除了循环前缀后的信号，经过而不会受到其他子信道的干扰。一个快速傅立叶变换模块，就可以从时域转变回频域。该信号经过一个并行一串

7、行转换模块进行并串2系统实现变换，就完成了对原始OFDM信号的接收。2．1基于OFDM的高速数据传输系统设计思路2．2基于OFDM的高速数据传输系统硬件实现高速数字传输系统信号流程如图4所示：0FDM高速遥测实验板分为发送部分和接收部分：发送部分：原理框图如图5所示。厂]llili＼誊也———DSPiDORES~．℃I÷lI～—

8、毪j囊＼蠢＼遵．。。。I———__、，=llA--l⋯～一。图5发送