基于FPGA的OFDM通信系统基带设计(2)
1.2OFDM系统的发展历史、现状与前景
1.2.1历史
可以将正交频分复用(OFDM)理解为一种调制技术和一种复用技术，最早出现在1950s，过了将近十年市面上有了将数据进行并行传输的说法并很多人想尝试使用，70年代初期，第一次公开公正出版了关于OFDM的意见和刊物。
OFDM技术在我们看来，在多载波传输领域还是很顶尖的，因为它可以非常好地对抗让人们困扰的窄带干扰和频率选择性衰落问题，这两点也能很好地解释为何OFDM技术如此受欢迎。在先前，在解决数据并行传输问题方面，都是将频道先划分成n个信道，然后每个信道单独传输各自信道的数据，在输出时再进行频率的复用。这样的方法虽然在一定程度上解决了子信道之间干扰的问题，但是却极大地浪费了频谱资源，非常不科学。1965年左右， R.W.Chang【1】在论文中第一次提出了一种思想：即既保持频分复用的优势，又能让子信道频谱互相重叠进行数据的并行传输，并保证各个子信道里承载信号的传输速率与相邻子信道间的频域的间隔保持一样【1】，这样的话，不需要借助高速均衡也能对抗多径衰落和窄带脉冲噪声，最重要的是能有效地提高频谱的利用率【1】。要实现这样的效果，最关键的技术是要让每个调制子载波之间互相正交，这样可以减小各子信道间的干扰。
在Chang发表论文之后不久，Saltzberg对OFDM进行了性能分析同时指出，OFDM系统中，信道间干扰（ICI，Inter Channel Interference）是它应用的主要限制【2】。为了应付符号间干扰（ISI，Inter Symbol Interference），Peled和Ruiz引入了循环前缀（CP,Cyclic Prefix）的概念【3】,OFDM符号间并不使用空的保护间隔（GI，Guard Interval），而使用OFDM符号的周期扩展，只要所传输信道的冲激响应短于该循环前缀，那么就不存在信道干扰的问题。在使用CP时不可避免地要消耗一定的带宽资源，且损耗和CP的长度成正比，但纵观全局，用CP的好处显然是远远大于损失的。1971年，Weinstein和Ebert把离散傅立叶变化（DFT，Discrete Fourier Transform）应用到并行传输系统中，作为调制解调的一部分【4】。
1.2.2现状和前景
基于OFDM技术能够有效地消除信号多径传播所带来的ISI问题，自从20世纪80年代以来，其被开始逐渐尝试运用在各种各样的无线数据业务当中。
目前，OFDM最受关注的应用无疑是用于Wireless PAN的超宽带通信技术(UWB,Uitra Wide Band)以及Wi-MAX（World Interperability for Microwave Access）无线局域网（Wireless WAN）的宽带接入。
关于OFDM的应用前景，从物理层信息传输的真实性和可靠性的角度来看，很容易将它与分集、空时编码、干扰（ICI和ISI）抑制和智能天线等新技术结合起来。如果大胆地把OFDM和自适应编码、自适应调制和动态比特分配算法、动态子载波分配等技术结合起来，那么必然能进一步优化系统性能。
1.3论文主要工作以及结构安排
本设计采用VHDL中的Verilog硬件描述语言，以Xinlinx公司Spartan- 系列FPGA为硬件平台, 设计实现了基于FPGA平台的OFDM通信系统的发送部分,包括产生前端训练序列（短序列和长序列）、时钟信号、16QAM映射、IFFT调制以及循环前缀与加窗处理。理论之后进行模块的生成实现以及波形的仿真，最后对仿真波形与理论结果进行对比分析。
本篇毕业设计论文的总体架构如下：第1章为绪论，简单介绍了本研究课题OFDM技术的研究背景、发展历史、现状以及应用前景；第二章介绍了OFDM通信系统的关键技术和基本原理，并对其数学模型进行了具体的理论分析和实现思考；第三章对整个发射系统所需要的各个子模块的原理分析、具体实现方法与过程进行了一一详细说明，最后用verilog语言编程并用ISE14.6联合modelsim 10.1c进行测试和仿真；第四章对各子过程生成模块的仿真波形进行结果对比和分析；文章最后对整个发射系统的设计、实现过程进行了小结。
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