OFDM基带处理系统的设计与实现

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1、第２７卷增刊大地测量与地球动力学Ｖｏｌ．２７Ｓｕｐｐ．２００７年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＤｅｃ．，２００７文章编号：１６７１５９４２（２００７）Ｓｕｐｐ．０１４００３ＯＦＤＭ基带处理系统的设计与实现王浩（中国地震局地震研究所，武汉４３００７１）摘要阐述了适合高速无线数据传输的正交频分复用（ＯＦＤＭ）调制方式的基本原理及调制解调的快速傅立叶变换（ＦＦＴ）实现，并给出ＯＦＤＭ基带处理系统的结构图和硬件模块框图。关键词无线通信正交频分复用（ＯＦＤＭ）多载波调制基带处理快速傅立叶变换（ＦＦＴ）中图分类

2、号：ＴＮ９１９．３文献标识码：ＡＤＥＳＩＧＮＡＮＤＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩＯＮＯＦＯＦＤＭＢＡＳＥＢＡＮＤＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＳＹＳＴＥＭＷａｎｇＨａｏ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙ，ＣＥＡ，Ｗｕｈａｎ４３００７１）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎＦＦＴｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａ

3、ｎｄｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｂａｓｅｂａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＯＦＤＭ），ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｂａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦＦＴ）１引言２ＯＦＤＭ的基本原理无线通信特别是宽带综合业务移动通信，已成基带处理是ＯＦＤＭ系统的核心，是ＯＦＤＭ技术为目前国内外最重要的高新技术产

4、业之一。世界著在系统中的主要体现。因为基带处理主要实现了名大学及通信公司在这一研究领域均投入了大量的ＯＦＤＭ信号的调制解调和信道估计算法。因此，设人力物力，希望能改善无线通信质量、扩大通信覆盖计运行稳定的基带处理系统是十分必要的。范围和增加通信容量，满足人们对高质量和低成本ＯＦＤＭ技术是多载波调制技术（ＭＣＭ）的一［１］［３］宽带无线通信业务的需求。种。多载波调制的基本思想是把数据流串并变然而，拥挤的频谱资源已成为无线通信发展的换为Ｎ路速率较低的子数据流，用它们分别去调制主要瓶颈，发展高效频谱利用技术、增加移动通信系Ｎ路子载波后再并行传输。因

5、子数据流的速率是原统容量已是当务之急。正交频分复用（ＯＦＤＭ）技术来的１／Ｎ，即符号周期扩大为原来的Ｎ倍，远大于信［２］是解决无线频谱资源紧缺的重要技术之一。道的最大延迟扩展，这样ＭＣＭ就把一个宽带频率选择性信道划分成了Ｎ个窄带平坦衰落信道，从而收稿日期：２００７０９１３作者简介：王浩，男，１９８２年生，主要从事通信技术方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｏ＿ｗ０７０１＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ增刊王浩：ＯＦＤＭ基带处理系统的设计与实现１４１［４］具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别符号。由于调制模式可以自适应调节，所以每个适合于高速

6、无线数据传输。ＯＦＤＭ是一种子载波相子载波的调制模式是可以变化的，因而每个子载波互混叠的ＭＣＭ，因此它除了具有上述ＭＣＭ的优势可以传输的比特数也是可以变化的，所以串并变换外，还具有更高的频谱利用率。ＯＦＤＭ选择时域相需要分配给每个子载波数据段的长度是不一样的。互正交的子载波，它们虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端执行相反的过程，从各个子载波处来的数在接收端被分离出来。据被转换回原始的串行数据。ＯＦＤＭ系统结构示意在ＯＦＤＭ系统中，每个传输符号速率的大小在图如图１所示。在图１中，上面一条路径是发射路几十ｂｉｔ／ｓ到几十ｋｂｉｔ／ｓ之间，所以必须

7、进行串并变径，下面一条是接收路径。换，将输入串行比特流转换成为可以传输的ＯＦＤＭ图１ＯＦＤＭ系统结构框图Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆＯＦＤＭｓｙｓｔｅｍ现了ＯＦＤＭ的调制。因为在发射时仅传送反傅立３ＯＦＤＭ调制解调的ＦＦＴ实现叶变换ＩＤＦＴ的实部，所以接收端可以２倍速率对根据ＯＦＤＭ中进行调制的Ｎ个子载波具有相接收信号采样，采样信号为：互正交的特性，人们提出了采用离散傅立叶变换Ｎ－１２πｋｎｙ（ｎ）＝∑ｄｋｃｏｓ（５）（ＤＦＴ）来实现多个载波的调制，这样避免了直接生ｋ＝０２Ｎ成Ｎ个载波时由于频率偏移而产生的交调。同时其中，ｎ＝０，１

8、，…，２Ｎ－１。可以采用快速傅立叶变换（ＦＦＴ）技术实现，随着数当信道无失真时，接收端对２Ｎ个采样点进行字信号处理技术的飞速发展，大大降低了ＯＦＤＭ技ＤＦＴ变换，这