OFDM介紹

　　OFDM （ Orthogona lFrequency D iv isionM ultiplex ing） 即正交頻分復(fù)用技術(shù)， 實(shí)際上 OFDM 是 MCM M ult-iC arrierM odu la tion， 多載波調(diào)制的一種。其主要思想是： 將信道分成若干正交 子信道， 將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流， 調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正 交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開， 這樣可以減少子信道之間的相互干擾 IC I。

　　OFDM設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)： 一是無需線性均衡， 從而避免了噪聲的增強(qiáng)， 而且由于它的符號(hào)間隔 很長(zhǎng)， 對(duì)多徑效應(yīng)、脈沖噪聲和快速衰落有較強(qiáng)的抵抗能力; 二是由于子載波是相互正交 的， 所以頻譜可以交疊使用， 頻譜利用率比普通的多載波系統(tǒng)要高得多。為了防止各子信道 之間的串?dāng)_， OFDM 要求子載波相互正交。利用這種正交性， 接收機(jī)能正確分離開各個(gè)子數(shù) 據(jù)流。為了保證子載波之間的正交性， OFDM 要求各子載波在時(shí)間、頻率上均保持同步， 而 且要求相鄰子載波的頻率間隔為 OFDM 的有效符號(hào)時(shí)間間隔 T的倒數(shù)。

　　OFDM調(diào)制解調(diào)基本原理

　　OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，而根據(jù)OFDM技術(shù)的特點(diǎn)，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可較好地消除信號(hào)波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不僅減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)還提高了頻譜利用率。

　　OFDM增強(qiáng)了抗頻率選擇性衰落和抗窄帶干擾的能力。在單載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或者干擾可能導(dǎo)致整個(gè)鏈路不可用，但在多載波的OFDM系統(tǒng)中，只會(huì)有一小部分載波受影響。通過合理地挑選子載波位置，可使OFDM的頻譜波形保持平坦，同時(shí)保證了各載波之間的正交。OFDM的接收機(jī)實(shí)際上是通過FFT（fast fourier transform，即快速傅里葉變換）實(shí)現(xiàn)的一組解調(diào)器。它將不同載波搬移至零頻，然后在1個(gè)碼元周期內(nèi)積分，其它載波信號(hào)因其與所積的信號(hào)正交，故不會(huì)對(duì)信息的提取產(chǎn)生影響。OFDM的數(shù)據(jù)傳輸速率與子載波數(shù)量有關(guān)。

　　OFDM調(diào)制解調(diào)電路基本構(gòu)成方框圖

　　OFDM調(diào)制解調(diào)電路的基本構(gòu)成方框圖，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)串，井轉(zhuǎn)換成并行的多路數(shù)據(jù)，經(jīng)多路調(diào)制后再經(jīng)并，串轉(zhuǎn)換變成串行數(shù)據(jù)，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)低通濾波器和調(diào)制器調(diào)制后經(jīng)帶通濾波器（BPF），然后進(jìn)行發(fā)射傳輸。在接收端經(jīng)帶通濾波器（BPF）將載波選入，再進(jìn)行解調(diào)和低通取出調(diào)制信號(hào)，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器再變成數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)串，并轉(zhuǎn)換變成多路多載頻調(diào)制信號(hào)，經(jīng)OFDM解調(diào)后經(jīng)并，串轉(zhuǎn)換恢復(fù)成原數(shù)據(jù)信號(hào)輸出。

　　OFDM調(diào)制/解調(diào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)

　　% 文件名：p171ofdm.m

　　% 2011-3-20 《無線通信的MATLAB和FPGA實(shí)現(xiàn)》西瑞克斯 人郵

　　% p171 例4-9 用MATLAB實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制、解調(diào)，其中假設(shè)OFDM信號(hào)包含6個(gè)

　　%子載波。這里只是簡(jiǎn)單地說明OFDM調(diào)制方式，因此略去了交織、加窗等部分。

　　c=6; %子載波個(gè)數(shù)

　　bits=108; %每個(gè)信道的比特?cái)?shù)

　　n=c*bits; %總的傳送比特?cái)?shù)

　　data=2*round（rand（1，n））-1; %產(chǎn)生信源數(shù)據(jù)

　　s=reshape（data，c，bits）; %串/并變換

　　tp=1:0.1：（1+10.8）-0.1;

　　for i=1:c

　　carrier（i，：）=cos（2*i*pi*tp）; %產(chǎn)生載波信號(hào)

　　bpsk_sig（i，：）=s（i，：）.*carrier（i，：）; %產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)

　　fin（i，：）=ifft（bpsk_sig（i，：））; %對(duì)信號(hào)進(jìn)行IFFT

　　end

　　%并串變換

　　transmit=reshape（fin，1，648）;

　　%加噪聲

　　snr=10;

　　rxdata=awgn（transmit，snr，‘measured’）;

　　%并串變換

　　rec=reshape（rxdata，c，bits）;

　　for i=1:c

　　rd（i，：）=fft（rec（i，：））; %進(jìn)行FFT處理

　　uncarry（i，：）=rd（i，：）.*carrier（i，：）; %解調(diào)

　　end

　　rdata=sign（real（uncarry））; %判決輸出結(jié)果

　　%并串變換

　　rdout=reshape（rdata，1，648）;

　　%在MATLAB里運(yùn)行上述程序后，讀者可自行比較rdout和data的數(shù)值。