現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信的依賴和要求越來(lái)越高，于是設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)效率更高的通信系統(tǒng)成了通信工程界不斷追求的目標(biāo)。通信系統(tǒng)的效率，說(shuō)到底是頻譜利用率和功率利用率。特別是在無(wú)線通信的情況下，對(duì)兩個(gè)指標(biāo)的利用率更高，尤其是頻譜利用率。于是，各種各樣具有較高頻譜效率的通信技術(shù)不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，OFDM(Orthogonal Frequency Division MulTIplexing，正交頻分復(fù)用)是一種特殊的多載波調(diào)制技術(shù)，它利用載波間的正交性進(jìn)一步提高頻譜利用率，而且可以抗窄帶干擾和抗多經(jīng)衰落。OFDM通過(guò)多個(gè)正交的子載波將串行數(shù)據(jù)并行傳輸，可以增大碼元的寬度，減少單個(gè)碼元占用的頻帶，抵抗多徑引起的頻率選擇性衰落，可以有效克服碼間串?dāng)_，降低系統(tǒng)對(duì)均衡技術(shù)的要求，是支持未來(lái)移動(dòng)通信，特別是移動(dòng)多媒體通信的主要技術(shù)之一。
1 OFDM基本原理
一個(gè)完整的OFDM系統(tǒng)原理如圖1所示。OFDM的基本思想是將串行數(shù)據(jù)，并行地調(diào)制在多個(gè)正交的子載波上，這樣可以降低每個(gè)子載波的碼元速率，增大碼元的符號(hào)周期，提高系統(tǒng)的抗衰落和干擾能力，同時(shí)由于每個(gè)子載波的正交性，大大提高了頻譜的利用率，所以非常適合移動(dòng)場(chǎng)合中的高速傳輸。
在發(fā)送端，輸入的高比特流通過(guò)調(diào)制映射產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換變成N條并行的低速子數(shù)據(jù)流，每N個(gè)并行數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)OFDM符號(hào)。插入導(dǎo)頻信號(hào)后經(jīng)快速傅里葉反變換(IFFT)對(duì)每個(gè)OFDM符號(hào)的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，變成時(shí)域信號(hào)為：
式中：m為頻域上的離散點(diǎn)；n為時(shí)域上的離散點(diǎn)；N為載波數(shù)目。為了在接收端有效抑制碼間干擾(InterSymbol 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)。加保護(hù)間隔后的信號(hào)可表示為式(2)，最后信號(hào)經(jīng)并／串變換及D／A轉(zhuǎn)換，由發(fā)送天線發(fā)送出去。
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。經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換后的信號(hào)可表示為：
yGI(n)=xGI(n)*h(n)+z(n)+w(n)(3)
然后，在除去CP后進(jìn)行FFT解調(diào)，同時(shí)進(jìn)行信道估計(jì)(依據(jù)插入的導(dǎo)頻信號(hào))，接著將信道估計(jì)值和FFT解調(diào)值一同送入檢測(cè)器進(jìn)行相干檢測(cè)，檢測(cè)出每個(gè)子載波上的信息符號(hào)，最后通過(guò)反映射及信道譯碼恢復(fù)出原始比特流。除去循環(huán)前綴(CP)經(jīng)FFT變換后的信號(hào)可表示為：
式中：H(m)為信道h(n)的傅里葉轉(zhuǎn)換；Z(m)為符號(hào)間干擾和載波間干擾z(n)的傅里葉變換；W(m)是加性高斯白噪聲w(n)的傅里葉變換。
2 OFDM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)，如圖2所示。
從OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模型可以看出，輸入已經(jīng)過(guò)調(diào)制的復(fù)信號(hào)經(jīng)過(guò)串／并變換后，進(jìn)行IDFT或IFFT和并／串變換，然后插入保護(hù)間隔，再經(jīng)過(guò)數(shù)／模變換后形成OFDM調(diào)制后的信號(hào)s(t)。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，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)。
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