PAGEPAGE4南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目基帶OFDM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)及MATALAB仿真實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名焦樂樂班級(jí)學(xué)號(hào)08001505專業(yè)通信工程課題的目的和意義隨著移動(dòng)通信和無(wú)線因特網(wǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，越來(lái)越需要高速無(wú)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而這其中的一個(gè)最直接的挑戰(zhàn)就是克服無(wú)線信道帶來(lái)的嚴(yán)重的頻率選擇性衰落。正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)可以很好地克服無(wú)線信道的頻率選擇性衰落，由于其簡(jiǎn)單高效，OFDM已成為實(shí)現(xiàn)未來(lái)無(wú)線高速通信系統(tǒng)中最核心的技術(shù)之一。OFDM是一種特殊的多載波頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)。在傳統(tǒng)的多載波頻分復(fù)用系統(tǒng)中，各個(gè)子信道采用不同的載波并行傳送數(shù)據(jù)，子載波之間間隔足夠遠(yuǎn)，采用隔離帶來(lái)防止頻譜重疊，故頻譜效率很低。在均衡器未被采用以前，人們就是用這種多載波方式在時(shí)間色散信道中進(jìn)行高速通信的。國(guó)內(nèi)外研究概況美國(guó)軍方在20世紀(jì)60年代就建造了世界上第一個(gè)MCM系統(tǒng)，并在隨后衍生出采用多個(gè)子載波和頻率重疊技術(shù)的OFDM系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代，OFDM的基本思想被提出，但由于當(dāng)時(shí)沒有功能強(qiáng)大的集成計(jì)算芯片，所以未能有效的實(shí)現(xiàn)這些想法，最初采用的正交濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)正交調(diào)劑。1966年，R.W.Chang分析了在多載波通信系統(tǒng)中如何使經(jīng)過濾波后帶限的子載波保持正交。隨后不久B.R.Saltzberg給出了一篇性能分析的文章，他指出在設(shè)計(jì)一個(gè)有效的并行傳輸系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該把注意力更多地集中在減少相鄰信道的串?dāng)_上，而不是使各個(gè)獨(dú)立的信道工作得更好，因?yàn)榇藭r(shí)信道串?dāng)_是造成信號(hào)失真的主要因素。1971年，S.B.Weinstein和P.M.Ebert提出用傅立葉變換(DFT)進(jìn)基帶OFDM調(diào)制和解調(diào)。通過DFT進(jìn)行OFDM基帶調(diào)制和解調(diào)避免了生成多個(gè)子載波和多個(gè)窄帶帶通濾波器，使系統(tǒng)的模擬前端由多個(gè)變?yōu)橐粋€(gè)，同時(shí)由于DFT可以用FFT來(lái)快速實(shí)現(xiàn)，這進(jìn)一步降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。為對(duì)抗符號(hào)間干擾和載波聞干擾，他們提出在符號(hào)間插入一段空白時(shí)隙作為保護(hù)間隔。他們的系統(tǒng)雖然沒有能在色散信道中獲得很好的子載波正交性，但對(duì)OFDM仍是一個(gè)很大貢獻(xiàn)。另一個(gè)重要貢獻(xiàn)來(lái)自A.Peled和A.Rmz，他個(gè)人提出了采用循環(huán)前綴來(lái)解決色散信道中子載波間的正交性問題。當(dāng)信道響應(yīng)長(zhǎng)度小于循環(huán)擴(kuò)展時(shí)，循環(huán)前綴的存在使信號(hào)與信道響應(yīng)的線性卷積變成循環(huán)卷積，從而使色散OFDM信號(hào)可以通過頻域單點(diǎn)均衡進(jìn)行去相關(guān)。當(dāng)然，循環(huán)擴(kuò)展的引入會(huì)導(dǎo)致少量的信噪比損失。由于無(wú)線信道的多徑傳播會(huì)使寬帶OFDM信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落，導(dǎo)致各個(gè)子信道上的信噪比不同，因此實(shí)際的OFDM系統(tǒng)都是與交織、糾錯(cuò)編碼結(jié)合在一起，形成編碼的正交頻分復(fù)用(COFDM)。交織和編碼能夠使OFDM系統(tǒng)獲得良好的頻率和時(shí)間二維分集。1999年IEEE802．11a通過了一個(gè)5GHz的無(wú)限局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中OFDM調(diào)制技術(shù)被采用為它的物理層標(biāo)準(zhǔn)。ETSI的寬帶射頻接入網(wǎng)(BRAN)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也把OFDM定位他的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)1999年12月，包括Ericsson、Nokia和Wi—LAN在內(nèi)的7家公司發(fā)起了國(guó)際OFDM論壇，致力于策劃一個(gè)基于OFDM技術(shù)的全球性單一標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在OFDM論壇的成員已增加到46個(gè)會(huì)員，其中15個(gè)為主要會(huì)員。我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)部也參加了OFDM論壇，可見OFDM在無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用三、論文擬研究解決的主要問題1、掌握基帶OFDM通信系統(tǒng)的基本原理；2、學(xué)會(huì)建立頻分復(fù)用系統(tǒng)仿真模型，對(duì)基帶信號(hào)模型，信道模型進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)仿真程序的設(shè)計(jì)。3、學(xué)習(xí)MATLAB仿真工具；并編寫簡(jiǎn)單程序代碼。4、記錄不同參數(shù)下的仿真數(shù)據(jù)，對(duì)它們的性能進(jìn)行系統(tǒng)分析。文獻(xiàn)調(diào)研資料綜述1、OFDM技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度相當(dāng)于當(dāng)前GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，GlobalSystemforMobileCommunication)和CDMA(碼分多址，CodeDivisionMultipleAccess)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的10倍。從理論上講，OFDM技術(shù)要優(yōu)越于當(dāng)前的全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商所采用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。預(yù)計(jì)第三代以后的移動(dòng)通信的主流技術(shù)將是OFDM技術(shù)。但問題是其成本和兼容性等問題與當(dāng)前技術(shù)相比是否具有競(jìng)爭(zhēng)力。近來(lái)，OFDM開始與CDMA技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了MC．CDMA。該技術(shù)除了繼承了DS—CDMA的優(yōu)點(diǎn)外，還具有靈活、高系統(tǒng)容量、強(qiáng)抗干擾、無(wú)需復(fù)雜的均衡等優(yōu)點(diǎn)[31。目前，還有一種采用OFDM技術(shù)的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)一一HIPERLAN。II。它是一種小范圍無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，用于公共和私人的高容量環(huán)境。它允許數(shù)據(jù)速率達(dá)到54Mb／s，工作在5GHz頻段。一個(gè)OFDM符號(hào)持續(xù)4口s，其中包括3．2Fs的數(shù)據(jù)和O．8,ua韻循環(huán)前綴?？刹捎玫膸追N調(diào)制方式有：BPSK，QPSK，QAM采用網(wǎng)格編碼。具體的調(diào)制方式和編碼方式的選擇是根據(jù)發(fā)送質(zhì)量要求而定的。允許速率為6、9、12、l8、24、36、54Mb／s。2、OFDM在數(shù)字廣強(qiáng)領(lǐng)域也有杰出韻表現(xiàn)。DAB<DigitatAudioBroadcasting。數(shù)字語(yǔ)音廣播)／DMB(DigitalMultimediaBroadcasting，數(shù)字多媒體廣播)具有音質(zhì)好(CD質(zhì)量)、可實(shí)現(xiàn)多媒體接收、可加密、并可利用衛(wèi)星大幅度提高廣播的覆蓋率等優(yōu)點(diǎn)，是廣播事業(yè)發(fā)展中的一個(gè)新的里程碑。3、采用OFDM技術(shù)后，發(fā)射功率減小、可高速移動(dòng)接收、頻譜利用率商、有很強(qiáng)的抗干擾和在惡劣環(huán)境下接收的能力，有效的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)高速可靠的傳輸。目前，DMB的主流技術(shù)有3種：①1996年12月26日FCC正式公布了“數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)”ATSC。加拿大、韓國(guó)、阿根廷和我國(guó)的臺(tái)灣在1997年和1998年先后宣布采用美國(guó)的ATSC標(biāo)準(zhǔn)。②歐洲ETSI在1994年和1996年先后宣布了DVB．s(衛(wèi)星廣播)、DVB—c(有線電視廣播)和DVB—T(地面廣播)的標(biāo)準(zhǔn)等。③日本地面綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播(IntegratedServiceDigitalBroadcastingTerrestrial，ISDB—T)采用的頻帶分段傳輸正交頻分復(fù)用(BandWidthSegmentedTransmissionOFDM，BST-OFDM)。R本1998年11月公布了用于地面數(shù)字電視廣播的ISDB—T標(biāo)準(zhǔn)。其中，后兩種均采用了OFDM技術(shù)，以第二種最為完善。歐洲數(shù)字視頻地面廣播(DigitalVideoTerrestrialBroadcasting—Terrestrial，DVB．T)標(biāo)準(zhǔn)采用的編碼正交頻分復(fù)用(CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，COFDM)調(diào)制。DVB—T使用了1705(2K)或6817(8K)個(gè)載波。而且它有更多的選項(xiàng)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，例如可變的載波調(diào)制類型，這也是OFDM的一個(gè)長(zhǎng)處所在。與美國(guó)的8-VSB調(diào)制技術(shù)相比，COFDM技術(shù)屬于正在不斷發(fā)展和提高的新技術(shù)。除了歐溯國(guó)家以外，澳大利亞、新加坡、印度、巴西先后在1998年和1999年宣布采用歐洲的DVB標(biāo)準(zhǔn)。4、Simulink是Matlab中的一種可視化仿真工具,是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)集成環(huán)境,廣泛應(yīng)用于線性/非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink采用模塊化方式,每個(gè)模塊都有自己的輸入/輸出端口,實(shí)現(xiàn)一定的功能。在Simulink中,仿真模型表現(xiàn)為若干個(gè)仿真模塊的集合以及這些模塊之間的連接關(guān)系,這使得仿真的設(shè)計(jì)和分析過程變得直觀和便捷,同時(shí)有利于仿真模型的擴(kuò)充。Simulink提供了許多模塊庫(kù),本設(shè)計(jì)用到的有信源模塊庫(kù)(Sources)、離散模塊庫(kù)(Discrete)、數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)(Math)、通信模塊庫(kù)(Communicationsblockset)及輸出顯示庫(kù)(Sinks)。進(jìn)度安排第七學(xué)期第12～14周：理解和消化課題要求，收集有關(guān)資料，通過閱讀有關(guān)書籍文獻(xiàn)和上網(wǎng)查詢，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下寫好開題報(bào)告；第七學(xué)期第15～16周：學(xué)習(xí)OFDM系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，熟悉MATALAB編程環(huán)境；第八學(xué)期第16～20周：深入研究OFDM系統(tǒng)，并學(xué)習(xí)MATLAB仿真工具，編寫相應(yīng)程序，并對(duì)行仿真及性能分析；第八學(xué)期第1～4周：完成外文文獻(xiàn)的翻譯；第八學(xué)期第5～10周：進(jìn)一步完善并完成對(duì)OFDM系統(tǒng)的仿真；第八學(xué)期10～15周：撰寫畢設(shè)論文，準(zhǔn)備答辯；第八學(xué)期16～17周：畢業(yè)答辯。六、參考文獻(xiàn)[1]李建東,郭梯云,鄔國(guó)揚(yáng).移動(dòng)通信[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2005，(08)[2]邱天爽,魏東興,唐洪,張安清.通信中的自適應(yīng)信號(hào)處理[M].北京：電子工業(yè)出版社,2005，（12）[3]李敏.OFDM系統(tǒng)多徑時(shí)延及信道估計(jì)理論研究和算法實(shí)現(xiàn)[D].蘭州理工大學(xué),2009[4]韓學(xué)民.基于Matlab的Buck/Boost直流變換器仿真[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,(03)[5]范毅君,蔡家麟.OFDM通信系統(tǒng)研究及其仿真分析[J].軟件導(dǎo)刊,2009,(01)[6]MaoJie,GaoQiang,YangWu,FuYao.TherealizationofOFDMPowerLineModemwithDSP[C].IEEE,ICSP’02Proceedings.2002[7]W.Y.Zou,YianWu.COFDM:anoverview.[C]IEEEtransactionsonbroadcasting,vol.41,NO.1,March,1995,pp1-8.[8]VanNee，RJ，PrasardR.O