1、北京交通大学毕业设计（论文）中文摘要正交频分复用（ OFDM ， Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）是当前一种非常热门的通信技术。它即可以被看作是一种调制技术，也可以被看作是一种复用技术。由于它具有抗多径衰落和频谱利用率高的特点，因此被广泛应用于高速数字通信领域，比如应用于 IEEE802.11a 无线局域网（ WLAN）的物理层等等。我的毕业设计的核心任务是：采用 FPGA 来实现一个基于 OFDM 技术的通信系统中的基带数据处理部分，即调制解调器。其中发射部分的调制器包括：信道编码（Reed-Solomon 编码），交织，星座映射，FFT
2、和插入循环前缀等模块。我另外制作了相应的解调器，可以实现上述功能的逆变换。另外，我还对 OFDM 技术， IEEE 802.11a 的标准文献，基于 Simulink的 OFDM 模型和仿真， ALTERA 公司的技术和 IP Core 的使用等方面进行了研究。这些在文章中都有体现。关键词：OFDM, FPGA, ALTERAI北京交通大学毕业设计（论文）AbstractBecause of wireless environment where multipath maybe significant, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OF
3、DM), a special form of multicarrier modulation (MCM), where a single data stream is transmitted over a number of lower rate subcarriers has recently received considerable attention for its robustness to multipath selective fading and high bandwidth efficiency. It can be seen as either a modulation t
4、echnique or a multiplexing technique.The main work of my graduate design is to implement baseband data processing section on FPGA of an OFDM-based communication system. It contains Reed-Solomon channel coding (FEC), interleaver, constellation, FFT and Prefix Cyclic parts.In addition, I also pay much
5、 attention to other aspects during the design. That is, the study of OFDM, IEEE 802.11a Standard, a demo model of OFDM based on Simulink, devices and IP Megacore of ALTERA corp., which are detailed in my paper.Key words: OFDM, FPGA, ALTERAII北京交通大学毕业设计（论文）目 录中文摘要.I外文摘要.II前言.1第一章 OFDM 技术介绍.41.1 通信技术的发
6、展 .41.2 OFDM 技术的提出是必然的.61.2.1 无线通信的挑战61.2.2 多径效应的影响61.2.3 多载波技术.71.2.4 提高频谱利用率81.2.5 OFDM 技术的定义.91.3 OFDM 的发展与应用.101.3.1 FFT 促进了 OFDM 的发展.101.3.2 OFDM 的应用101.4 OFDM 的结构和各部分原理111.4.1 OFDM 的结构框图.111.4.2 星座映射111.4.3 串并变换和 FFT121.4.4 插入循环前缀.131.4.5 对于 OFDM 调制过程的理解. .131.5 小结.15参考文献. 15III北京交通大学毕业设计（论文）第
7、二章 802.11a 标准介绍.172.1 802.11a 标准介绍.172.1.1 WLAN 和 802.11.172.1.2 IEEE 802.11 标准的获取.182.2 802.11a 部分内容介绍 182.2.1 802.11a 结构.192.2.2 PLCP 子层的 PPDU 帧格式202.2.3 Preamble 的作用.202.2.4 附录 G，一个 OFDM 物理层数据编码的实例.212.3 基于 Simulink 的 802.11a 的 Demo 仿真模型212.3.1 Demo 模型和获取.212.3.2 模型介绍和实时仿真222.3.3 仿真模型的亮点.242.4 小结
8、25参考文献26第三章 FPGA 和 ALTERA.273.1 FPGA 技术的优势273.1.1 可编程技术273.1.2 FPGA 的技术特点.283.1.3 FPGA 相比于 DSP 芯片的优势283.1.4 FPGA 相比于 ASIC 技术的优势.303.1.5 对 FPGA 发展的预测303.2 ALTERA 公司的理念.313.2.1 免费的工程师培训31IV北京交通大学毕业设计（论文）3.2.2 免费的设计软件323.2.3 OpenCore plus 技术323.2.4 技术支持与服务333.2.5 小节333.3 ALTERA 公司的技术 343.4 小节35参考文献.35第
9、四章 ALTERA FFT MegaCore 使用指南364.1 FFT MegaCore 介绍364.2 FFT MegaCore 应用流程374.2.1 下载和安装374.2.2 在工程中插入 FFT MegaCore.374.2.3 IP Toolbench 的使用384.2.4 配置参数394.2.5 生成 FFT MegaCore.394.2.6 在工程中应用 FFT MegaCore.404.2.7 编译和仿真404.2.8 OpenCore plus 特性.414.2.9 购买 license 认证.414.3 各项具体参数说明 .424.3.1 介绍.424.3.2 FFT 点
10、数（Transform Length）434.3.3 数据位数和旋转因子434.3.4 I/O Data Flow 设置44V北京交通大学毕业设计（论文）4.3.5 FFT Engine Architecture 454.3.6 复数乘法器实现464.3.7 RAM 选项464.4 FFT MegaCore 的管脚功能和时序474.5 FFT 变换过程中的指数.484.6 FFT MegaCore 的 MATLAB 仿真.494.7 小节52参考文献52第五章 OFDM 硬件设计具体细节.535.1 设计理念 .535.1.1 基于 IP 的设计理念.535.1.2 不执著于节约硬件资源的思想
11、545.1.3 规范的 HDL 书写风格 555.2 整体系统描述 565.2.1 发送端结构565.2.2 接收端结构585.3 各模块功能描述 .595.3.1 各模块间统一的接口595.3.2 如何设计一个连续数据流的系统605.3.3 R-S 编解码模块615.3.4 R-S encoder 输出缓冲625.3.5 块交织器和解交织器625.3.6 填充数据零635.3.7 星座映射和解映射64VI北京交通大学毕业设计（论文）5.3.8 IFFT 和 FFT655.3.9 插入和移除循环前缀655.3.10 其它.655.3.11 关于 VHDL 原代码 665.4 系统的验证 665
12、.4.1 系统编译情况.665.4.2 软件仿真675.4.3 FPGA 硬件验证675.5 可以做得更好（结束语） 68参考文献68附录一：部分 VHDL 代码 70附录二：外文翻译.79VII北京交通大学毕业设计（论文）前 言四年的大学时光很快就进入到了最后一个学期，我将在这个学期完成自己的毕业设计。在我看来，毕设对任何一个毕业生来说都应该是非常重要的。因为毕设需要通过自己四年来学到的知识来解决一个实际的问题，这是对自己这四年来综合能力的考验。毕设的水平也就代表了毕业生的水平，只有出色完成了毕设的人才能算做一个合格的毕业生。正是有这样的思想，我非常珍惜这个考验自己的机会，花费了近半年的时间
13、，认真地做好毕设中的每一个工作。尽管最后看来，毕设的作品仍然显得很简单，但是可以很负责地说，我已经尽到了自己的最大努力。非常感谢我的指导教师，陶成老师。在他组织的对本科生开展的科研项目中，我有机会在大三的时候接触到了 OFDM 这种前沿的通信技术。虽然因为当时我的时间和能力都有限，这个项目没有完成，但是它大大开阔了我的眼界。所以借着毕设的机会，我决定把这个题目做完。应该说，OFDM 技术的实现还是非常有难度的，甚至对于一个研究生来说，也需要很长时间才能完成。但是对于学习通信专业的我来说，实现一个有难度的通信系统正是一个绝佳的考验自己的机会。所以我毫不犹豫地就选择了这个题目。在完成这个题目的过程
14、中，我遇到了许多的困难，也走了许多的弯路。但是现在回头再看看整个过程，正是在不断克服困难的同时，我也学到了许多新的知识，提高了自己的能力。这些克服困难的过程对于我来说是一种宝贵的财富。我最初的目标只是研究 OFDM 技术，并计划在掌握 OFDM 的原理后在 FPGA 上实现一个示意性的 OFDM 通信系统。之所以是示意性的，是因为我计划用最简单的参数来实现一个系统，而不是设计一个具有实际应用1北京交通大学毕业设计（论文）能力的系统。关于 OFDM 这种技术本身，我参考了不少的资料，也有一定的收获，对于 OFDM 技术的介绍，我写在了第一章中。开始的时候，我其实自己也不太清楚自己的目标究竟是什么
15、。只是单纯地想要实现一个“OFDM 系统”。但是随着对 OFDM 技术理解的不断深入，我也对自己工作的具体目标有了一个明确地定位，那就是用 FPGA 实现基于 OFDM 技术的通信系统中基带部分的数据处理功能。所以我又对最初的毕设题目进行了修改，变成了现在的这个题目，以期能够更好的反映出我所做的内容。在毕设的过程中，另一个给我触动很大的是我查阅到了有关 IEEE802.11a 的标准。以前我也知道这个 WLAN 的标准是基于 OFDM 技术的，但是我从没想过可以从一开始就完全按照这个标准来设计一个系统，这样具有更大的实际价值。等到我再想按照 802.11a 来修改我的设计时，时间已经不够了。为
16、此我觉得很遗憾，也许这是我经验不丰富的一个表现吧。所以我最终设计的 OFDM 系统还是只具有示意的性质，并不符合某项标准。但是我仍然认真学习了一下 802.11a 这个标准，关于这些内容我写在了第二章中。我之所以是采用 FPGA 器件来实现 OFDM 技术，而不是 DSP 芯片或其它的器件，是因为 FPGA 的出色性能。对于 FPGA 的性能，我对 ALTERA公司的器件和技术比较熟悉，所以在第三章中，我介绍了 FPGA 的优势和ALTERA 公司的技术概况。在第四章中，我详细地介绍了 ALTERA FFT MegaCore 的使用。因为我采用了基于 IP 设计数字系统的理念，所以 OFDM
17、的核心部分，FFT 模块，我采用了这个 IP 来实现。在此，我必须要对 ALTERA 的工程师 Dylan 表示感谢，他为我解答了许多的问题，使我弄清了所有对这个 IP 的问题。非常感谢，Dylan。2北京交通大学毕业设计（论文）在论文的最后一章，我具体地介绍自己设计的系统的技术细节。我并没有拘泥于介绍代码本身，而是重点介绍了每个模块的功能。我摘出了一些 VHDL 代码放在了附录中。另外放在附录中的还有毕设要求翻译的科技文献的原文和译文。我很重视网络的作用，所以我毕设的进展一直都放在了我的个人主页上：http:/。这个网页也使我认识了许多志同道合的朋友，我们一起交流 OFDM 技术，获益匪浅。
18、西安电子科技大学的郑峰就是我这些朋友中的一位。在毕设完全整理完成后，我还准备继续将全部的内容放到网页上，可以在网上下载到所有代码和说明，这些链接我至少保证到 2007 年初有效。如果有机会，我很希望能和朋友们在网上交流，互相帮助，共同进步。还应该值得感谢的是我的两位研究生师兄，杨晓涛和黄伟。他们也在做和我类似的题目。他们耐心地给我解答了许多问题，在和他们交流的过程中，我对 OFDM 技术有了更深入的了解。在此向他们表示感谢。在此总结一下我所做的主要工作：1、查阅了大量中英文资料，并学习 OFDM 技术的原理；2、学习 IEEE 802.11a 的标准以及在 Simulink 中的仿真模型；3、
19、学习 ALTERA 公司的技术，主要是 IP 的使用；4、编写了几千行的 VHDL 代码来设计一个 OFDM 数据处理系统；5、在硬件实验板上仿真并通过；很快就要迎来答辩的日子了，希望能够顺利地通过，为毕设画上一个圆满的句号。李想2006 年 6 月3北京交通大学毕业设计（论文）第一章 OFDM 技术介绍第一章的目的是对 OFDM 技术进行简单的介绍，使读者能够对 OFDM有一个大概的了解。本章从通信技术的发展说起，阐释了为什么会提出OFDM 技术，并对它的各个组成部分的原理作了说明。在说明的过程中，作者也加入了一些个人的理解。1.1 通信技术的发展进入新的千年，我们进入了一个信息化的时代：可
20、获取信息的途径变得更多更快捷，即使你不想，也每天都在被各种各样的信息包围着。值得一提的是，近五十年来电子技术和集成电路的发展，对信息化起了极大的促进作用。它使得我们在信息技术、数字处理、有线和无线通信等方面的设想有了实现的可能。新的技术应用于实际的时候，最终总还是要体现在硬件上。即使在光纤通信已经有了很大发展的今天，在进行交换的时候依然需要电子器件。回到通信的主题，信息化时代的到来离不开通信技术的飞速发展。在通信方面，人们其实一直都有一个理想，即可以在任何时间、任何地点以无限快的速度获得他所需要的信息。我们在向着这个目标不断地前进，也许总有一天理想会变成现实。具体来看，这个理想包含了三个方面的
21、要求：首先，需要能够先建立一个连接；第二，在这个连接的基础上以尽可能高的速率传输数据；最后，是要实现数据的控制和管理，比如安全和检索等等方面。从现有的技术水平上来看，第一个方面的要求，即能够建立连接，已经可以说基本上实现了。比如：电视、电话基本覆盖了人们居住的地方；4北京交通大学毕业设计（论文）互联网也已经普及了，我们可以通过网络服务提供商（ISP）连入主干网络，再连接到想去的地方；甚至连无线的电话通信网络，以独特的基站和移动终端的蜂窝网络方式，也覆盖了不少的区域。上述的这些网络，基本上已经满足了我们和任何人取得联系，或者从任何地方获取信息的需求。再来看第三个方面，数据控制管理的实现。技术人员
22、们已经在这个方面做出了不少的努力，提供了许多容易使用的服务，使人们能够更加方便地获取想要的信息。尽管在这个方面也仍然有很大的发展空间，但是服务的提供首先依赖于数据传输速度的提高。因此，尽管人们也有获得更好服务的需求，但是相比于数据传输速率的提高来说还不是那么的迫切。所以从目前来看，在第二个方面，即在现有技术基础上尽可能的提高数据传输速率，就变得相对突出起来。由于所有信息都可以采用“0”和“1”的数字方式表示，因此各种通信方式都在向着提供更高的数据传输速率的方向发展。在电视方面，尽管我们已经能够收到清晰的信号了，但是数字电视的发展势头仍然很猛。如果能收到更多的数据量，就可以看到更清晰的画面。而且
23、，数字电视的实现，也提高了交互性，视频点播也许会变得普及。在互联网方面，大城市已经开始推广 ADSL 的接入方式，这比原来拨号上网 56Kbps 的速率快了几十倍，但是仍然不能满足人们的要求，我们还期望着可以光纤到户。在无线通信方面也是这样，从第二代移动通信向第三代甚至第四代移动通信的发展过程，其实就是一个传输速率不断提高的过程。总的来说，我们在通信的这三个方面的需求是相辅相成的，但是从目前来看，决定通信发展水平的主要因素还是通信数据的传输速率的高低。它也是评价一种通信技术的重要标准。5北京交通大学毕业设计（论文）1.2 OFDM 技术的提出是必然的1.2.1 无线通信的挑战相对于有线通信来说
24、，无线通信能够提供更为灵活的移动性能，也更加接近人们在通信方面的理想。所以近十年来发展得异常迅速。但是无线通信也面临着更大的挑战。由于通信环境的影响，无线通信的信道往往是不能预测的，而且在通信的过程中不得不面对多径衰落，莱斯和瑞利干扰，阴影效应，时间弥散和延迟以及多普勒效应等等。很多关于无线通信的书籍中都有对这方面的描述，比如1,2等等。下面重点说一说多径效应的影响，对其它的方面就不再提及了。1.2.2 多径效应的影响在无线通信中，由于从发射端到接收端的路线并不是唯一的，这样会导致多径效应。所以，在接收端看来，它收到的信号是一系列的由一个信号沿不同路线反射或折射而来的信号的叠加。如果先不考虑幅
25、度上的衰落，多径造成的影响是，会收到一系列具有随机相位偏差的信号3。下面给出了一个示意图。图 1.1原信号和沿两条路线反射的多径效应示意图6北京交通大学毕业设计（论文）在传输速率很低的时候，多径效应并不影响接收端的判决。但是如果想要提高传输速率，载波频率就会变得很高。这时候，由于多径效应的产生的延迟就会造成符号间的干扰（ISI ），因为我们无法分辨一个信号是新信号还是上一个信号的延迟。图 1.2 多径效应对高速率传输的影响由于多径是无法避免的，所以提高传输速率就和多径效应的影响构成了一对矛盾。解决这个矛盾的办法是采用多载波技术。1.2.3 多载波技术多载波技术是指采用多个载波，将原来的数据分成
26、多个序列，然后调制不同的载波，最后把多个子载波叠加起来发射出去。在接收端，再恢复出多个载波，然后将每个子载波的数据解调出来。设想如果采用 100 个载波，那么在总的传输速率不变的情况下，每个子载波的传输速率就变成了原来的 1/100 了。这样就相对降低了速率，可以有效的对抗多径效应的影响。OFDM 技术就是一种多载波技术。7北京交通大学毕业设计（论文）关于多载波技术的原理方面，我参考了现代通信系统这本书4。1.2.4 提高频谱利用率在无线通信中，频率资源是一种非常稀有的资源，可使用的频带范围非常有限。为了能够充分利用这些资源，各种复用技术被广泛的采用，频率复用（FDM）就是其中的一种。如图所示
27、，为了能够充分地利用频率资源，可在原有的频率范围内划分多个信道。这与多载波的思想并不冲突，因为我们可以在每个信道上传输一个载波。图 1.3 划分多个信道为了尽可能的充分利用频谱，信道当然划分得越多越好，但是依据传统的通信思想，需要在每个信道之间留出一定频率作为保护间隔。但是如果采用 OFDM 技术，即使用正交的频率作为载波，频谱变成了如下图中所示的样子。在每个信道采样的时刻，其它的信道在这个频率上恰好都为零，这样可以省去用于保护间隔的频带的浪费，更大限度的利用频谱资源。8北京交通大学毕业设计（论文）图 1.4 正交频分复用频谱因此可以说 OFDM 也是 FDM 的一种。只不过比起 FDM，OF
28、DM 更加充分地利用了频率资源。1.2.5 OFDM 技术的定义通过前面的介绍，OFDM 的定义已经很明显了。正交频分复用（ OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波技术，它将高速率的数据通过串并变换分散到多个子信道上去，使用正交的载波进行调制。OFDM 既可以被认为是一种调制技术，也可以被看作是一种复用技术。另外，应该看到，OFDM 技术的提出，是有一定的必然性的。从多载波技术的思想被采用，以及必须需要采用频率复用技术尽可能充分地利用频率资源，这些思想直接导致了 OFDM 技术的产生。至少从这种角度来看，OFDM 在理论上是
29、合理的，理论发展必然产生的结果。一种合理的技术被广泛的应用和推广也是一种可以理解的趋势。也许这就是为什么近十几年来，OFDM 技术变得越来越热门了。9北京交通大学毕业设计（论文）1.3 OFDM 的发展与应用1.3.1 FFT 促进了 OFDM 的发展其实 OFDM 思想的本身并不复杂，所以从 OFDM 的提出至今已经大约过了四、五十年。但是由于技术上的限制，主要是无法准确的使用多个载波调制及解调，长期以来 OFDM 一直停留在理论上。电子技术的发展，特别是快速傅立叶变换（FFT）可以采用高速的 DSP芯片或者 FPGA 来实现，使得 OFDM 的实现成为了可能。因为从理论上的研究发现，OFD
30、M 的调制过程恰好与离散傅立叶变换（ DFT）的公式一致，而 FFT 就是 DFT 的快速算法。每一本介绍 OFDM 的书中都会乐此不疲地列举一堆公式，详细地说明为什么使用 FFT 可以达到 OFDM 调制的作用，比如 5，在这里就不再细述了。1.3.2 OFDM 的应用从 1990 年至今，OFDM 被大量应用于宽带数据通信。包括：数字广播（DAB ，DVB-T ）、有线网络（各种 DSL）、高清晰电视（ HDTV）、以及无线网络（HIPERLAN ）等等。IEEE 也在 802.11 和 802.16 系列标准中使用了 OFDM 作为物理层标准。在下一章的内容中我会对 802.11a的标准
31、作介绍。这些都是已经采用 OFDM 技术的范畴，还有更多的领域正在或将要采用 OFDM 技术。根据 Muticarrier techniques for 4G Mobile Communications一书的预测，在第四代移动通信中很有可能采用OFDM 技术1。如果这能成为现实的话，我估计 OFDM 技术的应用会达到顶峰。10北京交通大学毕业设计（论文）但是不论是否真是这样，OFDM 技术正被应用于越来越多的领域是毋庸置疑的。正如6所言， OFDM 这种“古老”的技术焕发的新的活力，有了新的市场。1.4 OFDM 的结构和各部分原理1.4.1 OFDM 的结构框图根据 OFDM 的原理，可以画
32、出大致的结构框图。基本上，各种介绍OFDM 的书籍中都会有类似的结构图。如下图所示。图 1.5 OFDM 发射端结构框图接收端的框图与发射端的类似，只是进行的过程相反而已。经过编码的数据会依次进行星座映射，FFT 变换，插入循环前缀后再采用无线数字通信的方式发射出去。其中 OFDM 调制的部分包括星座映射，FFT 变换，插入循环前缀这三个步骤。下面依次进行介绍。1.4.2 星座映射星座映射是指将输入的串行数据，先做一次调制，再经由 FFT 分布到各个子信道上去。调制的方式可以有许多种，包括 BPSK、QPSK 、QAM等。下图示意了采用 QPSK 调制的星座图。11北京交通大学毕业设计（论文）
33、图 1.6 星座映射的过程OFDM 中的星座映射，其实只是一个数值代换的过程。比如输入为“00”，输出就是“-1+1i”。它为原来单一的串行数据引入了虚部，使其变成了复数。这样一方面可以进行复数的 FFT 变换，另外，进行星座映射后，为原来的数据引入了冗余度。因为从原来的一串数，现在变成了由实部和虚部组成的两串数。引入冗余度的意义在于以牺牲效率的方式降低误码率。通过牺牲效率来换取可靠性在通信上是一种非常经典的思想。1.4.3 串并变换和 FFT在星座映射之后，下面进行的是串并变换，将串行数变为并行，主要是为了便于做傅立叶变换。串并变换之后进行傅立叶变换，在发射端是反变换（IFFT），在接收端是
34、下变换（FFT ）。最后再通过并串变换变为串行数据。其实串并变换和并串变换都是为了 FFT 服务的。如果把它们三个看作一个整体的话，那么相当于输入和输出都是串行的数据。假设是 64 点 FFT的话，那么一次输入 64 个串行数据，再输出 64 个串行数据。这样做是为什么呢？分析 FFT 的意义，虽然它的输入和输出都是 64个数，但是对于输入的 64 个数来说，它们互相之间是没有关系的。而输出就不同了，经过了 FFT 变换，输出的 64 个数相互之间有了一定的关联。12北京交通大学毕业设计（论文）在理论上说，就是用输入的数据来调制相互正交的子载波。从直观上来看，64 个数之间产生了互相间的关联，
35、如果有一个数据在传输中发生错误的话，就会影响其它的数据。这就是采用 FFT 所起到的作用，也是 OFDM技术的精髓所在。1.4.4 插入循环前缀OFDM 调制中还有一个必不可少的步骤是插入循环前缀。尽管 OFDM 通过串并变换已经将数据分散到了 n 个子载波，速率已经降低到了 n 分之一，但是为了最大限度地消除符号间的干扰（ISI ），还需要在每个 OFDM符号之间插入保护前缀，这样做可以更好地对抗多径效率产生的时间延迟的影响。有意思的是，与 FDM 中的使用频率保护间隔类似，对于 OFDM 这样的频率使用率高的系统来说，需要在时域上插入保护间隔。如果对时域和频域相互关系理解较为深刻的话，也许
36、可以找出其中的内在联系。插入循环前缀本身非常简单，就是把每个 OFDM 符号的最后一部分提到符号前，使整个符号加长即可。如下图所示。图 1.7插入循环前缀1.4.5 对于 OFDM 调制过程的理解通过上面对于 OFDM 调制过程三个步骤原理的描述，已经作了一个初步的介绍。下面再回到 OFDM 发射端的图，写一写我自己对于 OFDM 调13北京交通大学毕业设计（论文）制过程的理解。如果把 OFDM 技术发射端的结构图分成两部分：一部分是 OFDM 数字调制部分；另一部分是无线发射部分。前一部分是数字处理的部分，后一部分是发射模拟波形信号的部分。如图所示。图 1.8 OFDM 发射端组成图在数字通
37、信中，除了 D/A 变换和无线发射信号以后，在空间中传播的是模拟信号，在发射机的系统中，也就是上图所示的 OFDM 调制部分，始终都是在传输数字的信号。调制的过程，其实就是在做一个数字处理的工作。输入一串数据，经过数值上的代换后变成另一串数据输出。整个调制的过程可以看作一个函数：y=f(x) 。x 是输入的串行数据，f 代表调制的过程，y 代表输出的数据。所以如果不考虑那些复杂的理论，那么在 OFDM的物理层上的所有工作都是按照一定步骤不断地做函数变换，设计 OFDM物理层硬件的过程也就是实现 OFDM 函数变换的过程。具体来看，星座映射是将比特流在数值上变换为以星座表示的规范的数值，FFT
38、是将一串数变成另一串相互间有关联的数，而循环前缀的插入进一步引入了冗余度，使数据扩展得更长。从这个角度上来说，OFDM 技术也可以看成是一种编码技术。它将一般数值的比特流进行 OFDM 编码后传输。和未经过 OFDM 编码的数据相比，假定以相同的速率传输，以 OFDM 编码的数据在传输的过程中具有频带利用率高，可以对抗多径效应等等的优点，而且误码率也更小。这就是我在设计 OFDM 基带数据处理部分的过程中所领悟到的。14北京交通大学毕业设计（论文）1.5 小结第一章简要的介绍了通信的发展及人们目前对于通信的主要需求，即尽可能地提高传输速率。OFDM 作为一种通信技术，因为它能提供更高的传输速率
39、，近几年来被广泛地采用。OFDM 的提出和应用有着一定的必然因素。第一章还介绍了 OFDM 的组成结构，和各个组成部分的原理。OFDM 也存在一些技术上的问题，比如：非常容易受到频率偏差的影响；具有很高的峰均功率比等等，但是任何一种技术都不会是完美无缺的，不断克服现有技术的缺点的过程，也就是科学技术前进的过程。关于 OFDM的这些问题也许有天总会被解决。参考文献1 Shinsuke Hara and Ramjee Prased, MULTICARRIER TECHNIQUES for 4G Mobile COMMUNICATIONS, MA: Artech House, 2003.2 Gord
40、on L. Stber, Principles of Mobile Communication, Second Edition, 裴昌幸, 聂敏, 岳安军译, 电子工业出版社, 2004.3 Web ProForum Tutorials, OFDM for Mobile Data Communications, The International Engineering Consortium, http:/www.iec.org.4 John G. Proakis, Masoud Salehi, Gerhard Bauch, Contemporary Communication Systems
41、 Using MATLAB and Simulink, Second Edition, 刘树棠译, 电子工业出版社, 2005.15北京交通大学毕业设计（论文）5 王文博、郑侃编著，宽带无线通信 OFDM 技术，人民邮电出版社，2003 年 11 月6 Steven J. Vaughan-Nichols, OFDM: Old Technology for New Markets, Tutorial of Wi-Fi Planet, http:/www.wi-, November 14, 2002.16北京交通大学毕业设计（论文）第二章 802.11a 标准介绍在 IEEE 协会为无线局域网（W
42、LAN ）制定的标准 802.11 系列的 802.11a 标准中，采用了 OFDM 技术。本章就是对 802.11a 标准的部分内容进行介绍。希望通过介绍，能够展现出 OFDM 技术在实际中的是如何应用的。本章还对 Mathworks 公司的基于 Simulink 的 802.11a 的Demo 仿真模型作了介绍。2.1 802.11a 标准介绍2.1.1 WLAN 和 802.11无线网络是无线通信中的一个重要的应用，根据网络范围的大小又可以划分为局域网、城域网和广域网。IEEE 为无线网络专门制定了相关的标准，802.11 和 802.16 就属于这方面的标准。其中 802.11 针对范围更小的无线局域网。无线局域网（WLAN）对在一个小的范围内（比如办公室内）联入Internet 给予了极大的方便，只要你处于支持 WLAN 的区域，再外加一个无线网卡，就可以轻松地接入网络。特别是对笔记本电脑来说，这种方便更为明显，可以省去再连接网线的困扰，而且移动性能被大大加强了。可以说，正是笔记本电脑上网的问题促进了 WLAN 的发展，并使得 WLAN变成了一个热门的技术。802.11 标准包括 802.11a、802.11b、802.11
