（毕业论文 字数：21299 页数：39）摘 要：本文所述的基于OFDM的数字广播系统采用200路的子载波，将高速的数字广播信号经过并串转换，转换为低速的200路子载波信号，然后对每一路信号进行调制发射。在接收端对每一路信号进行解调，将恢复出的200路子信号经串并转换，可以实现发射端数据的重建。
OFDM 是一种多载波技术，基本原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子载波上进行传输，因此延长了传输符号的周期，从而增强了抵抗回波的能力。而且还可以在 OFDM 符号之间插入循环前缀，可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰。本文将数字广播系统和 OFDM 多载波调制技术相结合，在对关键技术问题理论分析的基础上，从实现技术的完整性和可行性出发，提出了基于OFDM的数字广播系统的实现方案，并对系统的结构进行了深入的研究，提出了发射机和接收机的实现方案；以计算机仿真为手段，利用MATLAB进行仿真研究，对系统和实现算法在各种技术参数及AWGN信道条件下进行了验证，结果表明，在信道条件较好的情况下，系统接收端信号的误码率底至 以下，可以不失真的恢复出发送端的数据信号。
关键词：OFDM,数字广播系统,MATLAB
ABSTRACT：In this paper, a new digital broadcasting system based on OFDM is given out .The whole system uses 200 channels carriers to transmit the digital signals. Firstly, the signals are transformed from high speed serial signal to low speed parallel signal, then every signal is modulated and transmitted. In the receiver, the signals can be rebuilt correctly.
OFDM is one of multi-carrier technologies, which basic theory is that high rate data flow are assigned to sub-carrier in relative low transmission rate by serial-parallel conversion. So its resistibility against echo is strengthened by extending the period of transmission symbol. Then cyclic prefix is inserted into different OFDM symbols to eliminate the inter-symbol inference because of multi-path transmission. This paper mainly focuses on the combination of OFDM system with the Digital Broadcasting and presents a new method which realizes digital broadcasting based on OFDM. According to the deep research on the system architecture, the realization method of transmitter and receiver is given. Then the simulation results by MATLAB are showed. The simulation results show that the receiver can rebuild the signals correctly when the signal channel is in good conditions, and the bit error rate can be reduced obviously. System receiver signal the end of the BER to below, can really lose out to restore the data transmitter signal.
KEY WORDS: ofdm , digital broadcasting systems, matlab
目 录
摘 要 II
ABSTRACT III
绪论 1
第一章 OFDM系统介绍 3
1.1 OFDM的基本原理 3
1.2 OFDM系统的构成 5
1.3 OFDM系统的特点 7
1.4 OFDM的应用 8
1.4.1 在DAB技术中的应用 8
1.4.2 在宽带无线局域网和城域网的应用 9
第二章 数字广播系统的概述 10
2.1 关于数字广播系统 10
2.2 数字广播技术的发展与现状 10
2.2.1 声音广播技术的发展 10
2.2.2 数字音频广播系统 11
2.2.3 数字调幅广播系统 12
2.2.4 世界各国提出的数字广播系统 14
2.3 数字广播系统模型 15
2.4 数字广播技术的优点及发展前景 17
第三章 基于OFDM的数字广播系统设计 20
3.1 系统设计目标 20
3.2 系统的基本结构 21
3.3 关键理论 21
3.3.1 带通采样定理 21
3.3.2 多速率信号处理 22
3.4 信号调制和解调模型 23
3.4.1 信号调制模型 23
3.4.2 信号解调模型 24
3.5 系统实现 25
3.5.1 发射机实现 25
3.5.2 接收机实现 26
3.5.3 系统参数选择 26
3.6 基于Matlab的仿真研究 27
3.6.1 Matlab简介 27
3.6.2 Matlab实现 29
第四章 总结 33
参考文献 35
致谢 36
绪 论
很久以来, 30MHz 以下的中波调幅广播以其覆盖范围大、传输距离远, 一直被世界各国作为基本的信息传播技术手段之一, 尤其对于地域广阔的地区, 中波调幅广播覆盖是首选的信息传播手段, 其优势十分明显。近年来, 数字技术、网络技术和多媒体技术得以高速发展, 这些高新信息技术不断地被运用到广播媒体的各个方面。从而使广播传媒业无论是在信息生产、传播工具、传播方式、运营管理还是在思维方式上, 都大大不同于以前传统广播传媒业。如今多点调频广播、有线调频广播、数字移动电视、数字有线电视相继被广泛地运用。这些情况对仅靠原中波模拟调幅广播的传媒手段显得越来越棘手, 早期的模拟调幅广播技术急需更新。因此寻找调幅广播的出路, 使之适应时代的要求已经迫在眉睫。近年来, 被广泛推崇的数字广播技术是解决这一问题的最佳选择。
1. 传统广播的优势与劣势
传统广播的优势: 最近, 国家对各个传媒的受众群体进行调查后发现: 在广播、电视、报纸、杂志、和网络等5 种主要媒体的重要性的排序中,有5517 %的人将声音广播排在第一或第二位。这说明广播具有一个较大的市场, 声音广播仍有着它的重要性和魅力。这主要是因为广播节目具有很强的实时性, 同时对受众群体来说: 接收机便宜、接收方便、可移动接收。并且接收机体积小、重量轻、携带方便也是一个至关重要的原因。虽然互联网络、数字有线电视、有线调频都在快速拓展, 但要想大范围地覆盖, 从目前来看还是有一定的困难, 这就是说, 目前网络并不是最好、最有效的传播方式, 而无线广播却能发挥覆盖范围广的优势。
传统广播的劣势: 传统的声音广播都是模拟广播, 它的主要缺点是频带窄, 音频信号在制作、发送过程中“透明性”较差, 会产生失真、噪声与干扰的积累, 接收音质不理想。而且一个载波频率只能传送一套节目, 业务内容单一, 频率资源浪费大, 场强覆盖对发射机的发射功率要求也较高, 各区域之间发射频率的串扰较为严重。特别是城市高楼大厦的建设以及城市上空各种电磁波的污染, 更影响了接收质量和接收效果。
2. 数字广播
数字音频信号具有制作、处理、存储、交换方便, 能无损拷贝以及和计算机连接的特点。目前,从广播系统的播控部送到我们发射台的音频信号全是数字音频信号, 但是, 我们中波发射机输出到发射天线的开路信号还是模拟信号。随着近几年来数字技术的不断发展, 广播数字发送技术在信源编码和信道编码方面取得了突破性的革命, 使得发射机发送的节目内容不再需要很大的比特率, 就能保证广播声音的音质, 因而出现数字声音广播技术。数字声音广播是继调幅和调频广播之后的第3 代广播。数字声音广播有DAB ( 数字音频广播) 和DRM (数字调幅广播) , 两种形式, 它们又是互补的两种传播方式。
随着数字信号处理技术和高速器件的快速发展，正交频分复用(OFDM)技术以其独特的抗多径性能和高速传输性能，正在逐渐取代传统的单载波调制技术和非正交多载波调制技术，被广泛地应用到微波数字通信和无线移动通信系统中。对于工作在30MHz以下的数字中、短波广播的开发，1998年以前，世界范围内曾提出的制式至少有六个，其中四个系统采用多载波调制方案。之后，在我国广州正式设立数字AM广播的国际性组织DRM (Digital Radio Mondiale:D R M),测试和评估法国和德国的两大系统后，1999年底向ITU提交草案并由ITU于2002年7月正式公布其制定的系统规范，充分利用了OFDM技术。
第一章 OFDM系统介绍
1.1 OFDM的基本原理
正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术在20世纪60年代中期被首次提出，主要用于军用的无线高频通信系统 。但由于当时遇到了很多难以解决的问题，未形成大规模的应用。20 世纪80 年代以来，大规模集成电路技术的发展解决了FFT 的实现问题，随着DSP 芯片技术的发展，格栅编码（Trellis Code）技术、软判决（Soft Decision）技术、信道自适应技术等的应用，OFDM技术开始更趋于实用化，得到进一步推广。OFDM技术凭借其固有的对时延扩展较强的抵抗力和较高的频谱效率两大优势迅速成为研究的焦点并被多个国际规范采用作为物理层（PHY）标准。传统的FDM将带宽分成几个子信道进行信息传输，中间用保护频带来低干扰。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。
此外，在串行数据系统中，若需要非常高的数据传输率，就会使信道的带宽增加，易产生ISI，从而增加误码率，在多径传播过程中甚至造成突发性误码，使得数据系统的传输质量大大下降。而OFDM将高速串行数据变成上百、上千个低速并行数据，这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。采用数字信号处理技术的OFDM系统，各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成，因此极大地简化了系统结构。同时，为了提高频谱利用率，各载波上的频谱是互相重叠的，一个OFDM符号周期内都包含整数倍个子载波周期，且各个相邻子载波之间相差一个周期。因此，这些载波在整个符号周期内满足正交性. |
