PDF《O FDM 原理及技术浅析》

OFDM 原理及技术浅析 孙山林

3 (桂林航天工业高等专科学校电子工程系 广西 桂林 541004) 摘要正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ,OFDM) 是一种无线环境下的高速传输技术 ,适合 在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据.

它能有效对抗多径效应 ,消除符号间干扰 ,对抗 频率选择性衰落 ,而且信道利用率高.该技术先后被欧洲数字音频广播 (DAB) 、 欧洲数字视频广播 (DVB) 、 HIPERLAN 和IEEE802.

11 无线局域网等系统采用. 关键词 正交频分复用 ;

频谱利用率 ;

循环前缀 ;

信道编码 中图分类号 : TN76 文献标识码 :A 文章编号 :1009 -

1033 (2007)

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03 1 OFDM 基本原理 OFDM 是一种无线环境下的高速传输技术 ,该技术的 基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数 据并对不同的载波进行调制.这种并行传输体制大大扩展 了符号的脉冲宽度 ,提高了抗多径衰落的性能.传统的频 分复用方法中各个子载波的频谱是互不重叠的 ,需要使用 大量的发送滤波器和接受滤波器 ,这样就大大增加了系统 的复杂度和成本.同时 ,为了减小各个子载波间的相互串 扰 ,各子载波间必须保持足够的频率间隔 ,这样会降低系统 的频率利用率.而现代 OFDM 系统采用数字信号处理技 术 ,各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成 ,极 大地简化了系统的结构.同时为了提高频谱利用率 ,使各 子载波上的频谱相互重叠 (如图

1 所示) ,但这些频谱在整 个符号周期内满足正交性 ,从而保证接收端能够不失真地 复原信号. 图1正交频分复用信号的频谱示意图 当传输信道中出现多径传播时 ,接收子载波间的正交 性就会被破坏 ,使得每个子载波上的前后传输符号间以及 各个子载波间发生相互干扰.为解决这个问题 ,在每个 OFDM 传输信号前面插入一个保护间隔 ,它是由 OFDM 信号进行周期扩展得到的.只要多径时延不超过保护间 隔 ,子载波间的正交性就不会被破坏. 由上面的原理分析可知 ,若要实现 OFDM ,需要利用一组 正交的信号作为子载波 ,然后我们再以码元周期为 T 的不归 零方波作为基带码型 ,经调制器调制后送入信道传输. OFDM 调制器如图

2 所示 ,要发送的串行二进制数据 经过数据编码器后形成 M 个复数序列 ,再经过串并变换器 后得到码元周期为 T 的M路并行码 ,然后用这 M 路并行 码调制 M 个子载波来实现频分复用.在接收端也是由这 样一组正交信号在一个码元周期内分别与发送信号进行相 关运算实现解调 ,其解调器如图

3 所示. 图2OFDM 发射机图 图3OFDM 接收机图

1 2007 年第

3 期 (总第

47 期) 桂林航天工业高等专科学校学报 JOURNAL OF GUIL IN COLL EGE OF AEROSPACE TECHNOLO GY 信息与电子工程

3 作者简介 :孙山林(1973 ― ) 男 ,河南邓州人 ,桂林航天工业高等专科学校电子工程系讲师 ,工学硕士 ,研究方向 :无线通信技术. 为了降低系统的复杂度和成本 ,我们考虑用离散傅立 叶变换 (DFT) 和反变换 ( IDFT) 来实现调制和解调功能. 如图

4 所示 ,用DFT 和IDFT 实现的 OFDM 系统 ,可以大 大降低系统的复杂度 ,减小系统成本 ,为OFDM 的广泛应 用奠定了基础. 图4OFDM 收发机框图

2 OFDM 结构 OFDM 结构可根据 OFDM 数据处理流程分为发送部 分的前向纠错编码器、 交错器、 星座图映射、 串并转换器及 接收部分的反向快速傅立叶变换器、 并串转换器、 循环前缀 插入、 整形有限激励响应过滤器、 数模转换等模块. OFDM 调制采用信道编码来抑制多径效应 ,数据符号 映射到一个相应的星座图上(如QPSK ,QAM) ,结果 I( Im2 age ,虚部) 和R(Real ,实部) 值存储在缓冲器中 ,并应用 IF2 FT 在正交载波上进行调制 ,数据被准备发送并被串行化 ;