6毕业论文大纲——供参考

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1、毕 业 设 计（论 文）大 纲设计(论文)题目： OFDM 通信系统中调制解调器的研究 学生姓名： 学 号： 专 业： 通信工程 所在学院： 龙蟠学院 指导教师： 田甜 职 称： 讲师 2014 年 3 月 8 日第 1 章 绪 论随着以通信技术和计算机技术为标志的高科技的快速发展，人们的生活发生了日新月异的变化，对移动通信和无线因特网的需求也在不断的增长。人类进入“信息社会”以来，彼此之间的信息传递越来越密切，而且方式也更加的多样化，进而人们越来越需要高速无线系统的设计。然而这设计技术上面临的一个最直接的挑战就是无法克服无线信道带来的严重频率选择性衰落问题。经过人们的刻苦研究，最终发现正交频

2、分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术就可以很好地克服无线信道的频率选择性衰落。1.1 课题背景本小节概述了课题背景，即正交频分复用(OFDM) 是第四代移动通信的核心技术之一，它利用许多并行的、传输速率较低的子载波来实现高速率的通信。随着无线通信技术的发展以及对可靠性传输的要求，OFDM 技术作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，应用越来越广泛，成为通信的研究热点之一等概述。1.2 OFDM 技术的应用与发展 本小节讲述了 OFDM 技术的应用与发展，即早在上世纪 60 年代中期，就已经提出频率复用、多载波并行

3、传输的概念。OFDM 就是由多载波调制（MCM ）发展而来，其经过广泛的运用，最终 OFDM 技术被推荐作为下一代蜂窝移动通信系统的主要调制方式等。1.3 本文的工作 本小节是对本文工作的一个总结，即本课题要研究的是 OFDM 系统的关键技术调制与解调技术，通过研究 OFDM 通信系统中关键技术来加深对 OFDM通信系统的认识。第 2 章 OFDM 的系统设计2.1 OFDM 的基本原理及其实现2.1.1 OFDM 的基本原理 OFDM 的基本思想是把高速率的信源信息流通过串并变换，变换成低速率的 N 路并行数据流，然后将这 N 路数据流分别调到 N 个相互正交的子载波上，再将 N 路调制后的

4、信号相加，即得发射信号。2.1.2 OFDM 的实现由上面所讲述的 OFDM 的基本原理可知，可以利用逆离散傅里叶变换（IDFT）等相关方法来实现对 OFDM 信号的产生。2.2 OFDM 系统模型的建立2.2.1 基于 IFFT/FFT 的 OFDM 系统模型基于 IFFT/FFT 实现的 OFDM 系统2.2.2 对 OFDM 系统模型的概述由上面的框图可以知道，整个系统分为发送端和接收端两个部分。第一，在发送端部分，主要是 OFDM 的调制信号。第二，在接收端部分，主要是OFDM 的解调信号。2.3 OFDM 通信系统分析 2.3.1 无线信道衰落特征 无线信道对信号有一定的衰减影响，可

5、以使接收信号的功率减小。这种影响主要是由传播的路径长度、直达信号路径中所出现的障碍的情况而决定的，任何阻挡在发射机和接收机之间的障碍都能够引起信号功率的一定量的衰减。这种衰落特征可以分为大尺度效应和小尺度效应，并且它们还可以进行细的划分。2.3.2 OFDM 信号的频谱特性 一般的频分复用传输系统的各子信道之间要有一定相应的保护频带，以便在接收端可以用带通滤波器分离出各个子信道的信号。保护频带降低了整个系统的频谱利用率。OFDM 通信系统的子系统间不仅没有保护频带，并且各个信道的信号频谱还是相互重叠在一起的。为了提高 OFDM 信号的频谱效率，会利用好各种相关的技术。2.4 OFDM 系统的优

6、点和缺点 2.4.1 OFDM 系统的优点 OFDM 技术在近些年来，它之所以越来越得到人们的热切关注，其原因在于 OFDM 系统具有以下的主要优点，即抗干扰能力强、频谱利用率高等优点。2.4.2 OFDM 系统的缺点虽然 OFDM 系统有着很多的优点，在很多的实际应用中占据优势，但是OFDM 系统内因为存在着多个正交子载波，并且其输出信号是多个信道信号的和的叠加，所以与相应的单载波系统相比较，OFDM 系统存在着以下主要的缺点，即容易受到频率偏差的影响、有着较高的峰值平均功率比等缺点。第 3 章 OFDM 调制解调研究及其它关键技术3.1 OFDM 系统的调制与解调S / P变换求和数据编码

7、器输出I F F TOFDM 系统发送端的调制部分信号经过上图中的各个模块最后就可以得到 OFDM 调制信号。信号比特流经过串并变换后，就可以利用逆快速傅里叶变换模块进行变换，最后各个子载波相叠加后就可以输出 OFDM 调制信号。积分积分积分P / S变换数据解码器输入输出F F TOFDM 系统接收端的解调部分信号经过上图中的各个模块后就可以接收到 OFDM 的解调信号。OFDM 调制信号通过信道后，利用快速傅里叶变换模块进行变换，最后各个子载波经过并串变换后就可以输出 OFDM 的解调信号。3.2 其它关键技术3.2.1 OFDM 的保护间隔（GI）和循环前缀(CP)在 OFDM 系统中，

8、利用保护间隔和循环前缀技术的目的。即为了使系统能够最大限度地消除符号间干扰(ISI)可以通过在每个 OFDM 符号之间插入保护间隔（GI ） ，为了使系统能够消除多径传播的影响产生的载波间干扰(ICI)，即子载波间的正交性遭到破坏，需要在每个 OFDM 符号间插入循环前缀 (CP)。3.2.2 加窗从 OFDM 信号的功率谱密度中可以看出，其带外功率谱密度衰减比较慢，即带外辐射功率比较大。因此，为了让带宽之外的功率谱密度下降的更快，则需要对 OFDM 信号采用加窗技术。一般情况下，经常被采用的窗函数是式（3.2.2）定义的升余弦窗：)/()cos(5.0.1/.)( sssTtttwsssTt

9、t)1(0（3.2.2）3.2.3 信道估计其实信道估计的工作本质上就是对各个子信道上的频谱特性进行估计，而后把各个子载波上的接收信号除以信道的频谱特性，从而可以实现接收信号能够正确的解调。信道估计的方法主要就分为这三大类，即基于导频的、盲的、半盲的信道估计。信道估计从大的角度也可以分为非盲估计、盲估计以及在此基础上产生的半盲估计。3.2.4 同步技术在 OFDM 系统中，子载波的同步就是要发送端和接收端使用精确地相同的频率。任何的频率偏差都将会引起载波间干扰。因此，在 OFDM 信号进行解调之前，必须至少先完成两个同步工作。首先，必须找到 OFDM 信号的边界和最佳的采样时刻，使得码间干扰和

10、载波干扰最小。再则，必须正确估计出载波偏移，因为任何的载波偏移都会产生载波间干扰。3.2.5 峰值平均功率比OFDM 信号的时域信号是 N 路正交子载波信号的相互叠加。当这 N 路信号按照相同极性并且同时取得最大值时，OFDM 信号将会产生最大的峰值。该峰值信号的功率与信号的平均功率之比，被称之为峰值平均功率比，简称峰均比(PAR， Peck-to-Average Ratio)。3.2.6 对抗信道时变性由于无线信道的时变性的存在，使得 OFDM 信号的正交性遭到了严重的破坏，引起了子载波间相互干扰，从而造成系统性能在一定程度上的下降。为了提高数字通信系统的性能，信道编码和交织是普遍采用的方法

11、。3.2.7 其他相关技术在实际应用的 OFDM 系统中，还应该考虑到具体系统中出现的一些问题。例如多用户接入、多用户子载波和比特分配以及与高层协议的联合优化等其他相关的技术。第 4 章 OFDM 仿真及其分析4.1 MATLAB 简介Matlab 是美国 Mathworks 公司推出的一套高性能的数值分析和计算软件，它将矩形运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起，为用户提供了一个强有力的科学及工程问题分析计算和程序设计的工具。通过 Matlab 仿真对OFDM 的调制解调技术进行测试。4.2 仿真流程图的建立读 取 波 形 文 件并 串 变 换相 加加 入 信 道 噪 声还 原 波 形

12、 文 件串 并 变 换数 据 分 类)cos(mtx)sin(mtx)s(t )si(tdtT)(/1 dtT)(/1多载波调制方式的计算机模拟流程图通过流程图可以清楚地看到计算机的工作流程。读 取 波 形 文 件取 实 部还 原 波 形 文 件I F F T 变 换对 复 数 矩 阵 进 行 I F F T 变 换加 入 信 道 噪 声串 并 变 换DFT 方式的计算机模拟流程图从上图中可以看出，在傅立叶变换方式中，利用快速傅立叶算法可以直接对每帧数据进行 IFFT 变换，能够得到已调序列。在接收端，则可以对接收到的序列进行 FFT 变换，即可还原出原始数据。4.3 仿真结果OFDM 载波频率幅度谱OFDM 载波相位谱4.4 总结本小节，分析总结仿真结果，即可以利用 IFFT 实现产生 OFDM 信号，以便于和接收端接收到的信号特征相比较。第 5 章 结论通过毕业设计，对 OFDM 调制解调技术进行一个总结，即做出相应的结论。本课题是对 OFDM 系统的关键技术调制与解调技术的研究，可以通过研究OFDM 通信系统中关键技术来加深对 OFDM 通信系统的认识。