毕业设计论文-ofdm技术及其应用

毕业设计论文-ofdm技术及其应用内容摘要：

FDM 的两个缺陷 （ 1） 对频率偏移和相位噪声很敏感。 （ 2）峰值与均值功率比相对较大，这个比值的增大会降低射频放大器的功率效率。 不过 近年来，围绕 OFDM存在的两个缺陷，业内人士进行了大量研究工作，并且已经取得了进展。 OFDM技术既可用于移动的无线网络，也可以用于固定的无线网络，它通过在楼层、使用者、交通工具和现场之间的信号切换，有效地解决了其中的信息冲突问题。 尽管 OFDM技术已经是比较成熟，并在一些领域也取 得成功的应用，但尚有许多问题须待深入研究以进一步提高其技术性能。 多年来，围绕基于 DFT（或FFT）的 OFDM的关键技术，如同步、信道估计、均衡、功率控制等方面一直在探索更优的方案，这些研究使 OFDM技术欲加成熟和完善。 另一方面，由于 DFT－ OFDM在具体实现过程中采用插入 CP（循环前缀）来消除 ISI（码间干扰），所以进一步提高频谱利用率仍有较大余地，另外，为降低插入 CP带来的频谱损失，通常采用较长的 DFT变换块，但是，如此将会造成系统对载频误差及 Doppler频移非常敏感，引起系统性能下降，同时对信道估 计带来难度。 针对这一点，有人提出基于小波 /小波包的正交多载波调制技术，作为对基于 DFT的多载波调制技术 OFDM的发展和改进。 小波函数 /小波包函数具有良好的尺度与平移正交性，因而可将其作为多载波调制的在载波，这种多载波调制方案被称为基于小波 /小波包的正交多载波调制。 理论分析和仿真表明，小波 /小波包调制技术具有与其他调制技术相同或更好的性能参数，同时具有更好的抗干扰性能。 小波 /小波包调制与多址技术结合，如基于小波包变换的多载波码分多址系统（ WPDM－ CDMA） ,更贴近于现代无线多址通信系统的实际应用，从而进一步 表明小波 /小波包调制技术的可行性与先进性，具有广阔的发展前景。 同时作为一个充满希望与潜力的新研究领域关于小波 /小波包调制技术有许多问题尚待进一步研究 第 2章 OFDM 技术在各个领域中的应用 第 1 节 高清晰度数字电视广播 OFDM 在数字广播电视系统中取得了广泛的应用，其中数字音频广播（ DAB）标准是第一个正式使用 OFDM 的标准。 另外，当前国际上全数字高清晰度电视传输系统中采用的调制技术中就包括OFDM 技术，欧洲 HDTV 传输系统已经采用 COFDM（ coded OFDM：编码 OFDM）技术。 它具有很高的频谱利用率 ，可以进一步提高抗干扰能力，满足电视系统的传输要求。 选择 OFDM 作为数字音频广播和数字视频广播（ DVB）的主要原因在于： OFDM 技术可以有效地解决多径时延扩展问题。 因此不难看出， OFDM 技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。 欧洲的 DAB 系统使用的 OFDM 调制技术其试验系统已在运行，很快吸引了大量听众。 它明显地改善了移动中接收无线广播的效果，用于 DAB 的成套芯片的开发工作正在一项欧洲发展项目中进行，它将使 OFDM 接收机的价格大大降低，其市场前景非常看好。 第 2 节 无线局域网 大家知道， HiperLAN/2 物理层应用了 OFDM 和链路自适应技术，媒体接入控制（ MAC）层采用面向连接、集中资源控制的 TDMA/TDD 方式和无线ATM 技术，最高速率达 54Mbps，实际应用最低也能保持在 20Mbps 左右。 另外， IEEE 无线局域网工作于 ISM 免许可证频段，分别在 和 两个频段定义了采用 OFDM 技术的 IEEE 和 IEEE 标准，其最高数据传输速率提高到 54Mbps。 技术的不断发展，引发了融合。 一些 4G 及 的关键技术，如 OFDM 技术、 MIMO 技术、智能天线和软件无线电等，开始应用到无线局域网中，以提升 WLAN 的性能。 如 和 采用 OFDM调制技术，提高了传输速率，增加了网络吞吐量。 计划采用 MIMO 与 OFDM 相结合，使传输速率成倍提高。 另外，天线技术及传输技术，使得无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里（并且能够保障 100Mbps 的传输速率）。 而对于今后要开展的在无线局域网中的多媒体业务来说，最高为 54Mbps 的数据传输速率还远远不够。 为了进一步提升无线局域网的数据传输速率，实现有线与无线局域网的无 缝结合， IEEE 成立了 IEEE 工作小组，以制定一项新的高速无线局域网标准。 IEEE 计划将 WLAN 的传输速率从 和 的 54Mbps 增加至 108Mbps 以上，最高速率可达 320Mbps，成为 一场重头戏。 和以往的 标准不同， 协议为双频工作模式（包含 和 两个工作频段）。 这样 保证了与以往的 标准兼容。 第 3 节 宽带无线接入 OFDM 技术适用于无线环境 下的高速传输，不仅应用于无线局域网，还在宽带无线接入（ BWA）中得到应用。 IEEE 工作组专门负责 BWA 方面的技术工作，它已经开发了一个 2GHz～ 11GHz BWA 的标准 —IEEE ，物理层就采用了OFDM 技术。 该标准不仅是新一代的无线接入技术，而且对未来蜂窝移动通信的发展也具有重要意义。 在 BWA 领域，一些公司开发的技术虽然都基于OFDM，但有各自的特色，形成一些专利技术，如Cisco 和 Iospan 公司的 Vector OFDM（ VOFDM）、WiLAN 公司的 Wideband OFDM（ WOFDM）、 Flarion公司的 flashOFDM。 其中， VOFDM 由 Cisco 公司支持， WOFDM 则由 WiLAN 公司提出，构成了基于两个组织的 OFDM 两大阵营：宽带无线 Inter论坛（ BWIF）和 OFDM 论坛，它们力图使自己的OFDM 模式成为标准。 其中由 WiLAN 公司倡导的OFDM 论坛，有 50 多个成员，其中有如 Breeze、startup BeamReach Networks 和 Nokia 等参加，主要是协调提交到 IEEE 的 OFDM 提案。 而宽带 Inter论坛（ BWIF）则 是在 Cisco 倡导下，由 IEEE 工业标准技术组织 IEEEISTO 成立的，其主要目标是提供低成本宽带无线接入技术，号召采用基于 VOFDM的标准作为解决方案。 第 4 节 3G CDMA 的新概念 为满足未来无线多媒体通信需求，人们在加紧实现 3G 系统商业化的同时，开始了后 3G（ Beyond 3G）的研究。 从技术方面看， 3G 主要以 CDMA 技术为核心技术，而未来移动通信系统则以 OFDM 技术最受瞩目。 在宽带接入系统中，由于 OFDM 系统具备良好的特性，将成为下一代蜂窝移动通信网络的有力支撑。 另外一个事实是， 3G 网络现在面临诸多的问题，例如它的数据传输速度远远达不到广告中宣称的2Mbps，其实际传输速度仅为 左右，而当网络繁忙时可能连这一速度的三分之一都达不到。 这一状况仅仅足够传输高质量的音频，用户要想传输高质量的视频恐怕还需要继续等待。 CDMA 技术为了对抗多径干扰，需要更复杂的均衡及调制，实现起来非常困难。 为了推动 3G 的发展，人们开始研究将 OFDM 技术的优势引入到CDMA 系统中，推出 MCCDMA 技术。 与普通的DSCDMA 相比， MCCDMA 系统具有下述优点： （ 1）具有更大的灵活性。 例如，在 OFDM 信号中加入保护时间带来的灵活性，可以使得在不同小区环境中达到最佳的频谱利用率； （ 2）高容量，高性能。 由于频率交织，系统提供了更多重数的频率分集，因此，可以应用不同检测方法充分挖掘这种分集提供的增益； （ 3）高抗干扰性； （ 4）不需要均衡。 由于多载波调制的特性，它将高速率信号分割成多个低速率信号，使得信号波形间的干扰得 到消除，因此可以不需要均衡。 综上所述，在时代交替之际，旧有系统之整合与升级是产业关心的话题，目前大家谈的是 GSM 如何升级到第三代移动通信系统，而未来则是 CDMA 如何与 OFDM 技术相结合。 可以预计， CDMA 绝对不会在第四代移动通信系统中消失，而是将成为其应用技术的一部份，或许未来也会有新的整合技术如OFDM/CDMA 产生。 前文所提到的数字音频广播，其实它真正运用的技术是 OFDM/FDMA 的整合技术，同样是利用两种技术的结合。 因此未来以 OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也将会结合两项技术的优点。 第 3章 OFDM 技术在设备制造和运行中的优势 ● 该技术可以处理多体数据业务的异步特性，可以提供比传统多址技术更高的容量，并且可以抗信道的频率选择性衰落； ● 该技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化。 由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，所以 OFDM 能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信； ● 该技术能提供队列服务，克服传输介质中外界信号的干扰，使无线通讯在大部分地区可以稳定使用； ● 该技术解决了在移动传输高速数据时所引起的无线信道性能变差的问题 ，从而极大地提高了传输信道的质量保持； ● 该技术具有快速纠错功能，能够应对随时可能出现的干扰信号，并重建所有在传送过程中遭到破坏的信号数据位； ● 该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信； ● 该技术可以实现较高的安全传输性能，它允许数据在复数的高速的射频上被编码； ● 该技术对传输线路上的多路径外界信号干涉有较强的抵抗力，非常适合工作在一些恶劣的通信环境中。 总之， OFDM 技术良好的性能使得它在很多领域得到了 广泛的应用。 欧洲的 DAB 系统使用的就是OFDM 调制技术。 试验系统已在运行，很快吸引了大量听众。 它明显地改善了移动中接收无线广播的效果。 用于 DAB 的成套芯片的开发正在一项欧洲发展项目中进行，它将使 OFDM 接收机的价格大大降低。 市场前景非常看好。 当前国际上全数字高清晰度电视传输系统中采用的调制技术中就有 OFDM 技术，欧洲 HDTV 传输系统已经采用 COFDM（ coded OFDM－编码 OFDM）技术。 它具有很高的频谱利用率，进一步提高抗干扰能力，满足电视系统的传输要求。 在无线局域网领域中， 1999 年 IEEE802． 11a 通过了一个 5GHz 的无线局域网标准，其中 OFDM 调制技术被采用为它的物理层标准。 ETSI 的宽带射频接入网（ BRAN）的局域网标准也把 OFDM 定为它的调制标准技术。 在未来的宽带接入系统中， OFDM是一项基本技术。 由于该系统的良好的特性，也可能成为下一代蜂窝移动网络的无线接入技术。 将 OFDM调制技术应用于 CDMA系统也引起各公司很大的研究兴趣，即 MCCDMA。 与普通的DSCDMA相比， MCCDMA系统具有下述优点：（ 1）具有更大的灵活性。 如，在 OFDM信。