摘 要

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）是目前4G的物理层中重要的调制技术之一，它属于多载波调制（Multi Carrier Modulation,MCM）中的一种技术。OFDM技术的复杂度较低，且利用循环前缀（Cyclic Prefix-OFDM,CP-OFDM）技术来实现减弱无线信道中的符号间干扰（Inter Symbol Interference，ISI） ，但是同时CP-OFDM技术也存在一些缺点：峰-平均功率比较高、带外辐射较高和循环前缀降低频谱利用率等。广义频分复用（generalized frequency division multiplexing,GFDM）范畴的正交频分复用-偏移正交幅度调制（Orthogoal Frequency Division Multiplexing-Offset Quadrature Amplitude Modulation,OFDM-OQAM）技术在采用CP-OFDM的核心技术IFFT/FFT的前提下，利用性能良好的成型滤波器代替CP-OFDM的循环前缀，解决了CP-OFDM系统中许多问题，所以OFDM-OQAM技术得到了了广大专业人士的重视和研究。

本文首先研究了CP-OFDM系统的基本原理包括数学模型和循环前缀的构造方法，然后进一步研究OFDM-OQAM系统的原理，其中包括其数学模型、优缺点和各个部分的原理。最后使用matlab软件来进行OFDM-OQAM系统的误码率的计算，使用ISE联合modelsim软件仿真OFDM-OQAM系统。

关键字：CP-OFDM，OFDM-OQAM，成型滤波器

Abstract

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is one of the important modulation techniques in the current physical layer of 4G. It belongs to the technology of Multi Carrier Modulation (MCM). The complexity of OFDM technology is low, and the Inter Symbol Interference (ISI) in the wireless channel is reduced by using Cyclic Prefix-OFDM (CP-OFDM) technology, but at the same time there are some CP-OFDM techniques Disadvantages: peak - the average power is relatively high, the higher the band radiation and the cyclic prefix to reduce the spectrum utilization. Generalized frequency division multiplexing (GFDM) , Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Offset Quadrature Amplitude Modulation (OFDM-OQAM) Based on the IFFT / FFT of CP-OFDM, the problem of CP-OFDM is solved by using the well-formed forming filter instead of the CP-OFDM cyclic prefix, so the OFDM-OQAM technology has got the majority of professional People's attention and research.

This paper first studies the basic principles of CP-OFDM system, including mathematical model and cyclic prefix construction method, and then further study the principle of OFDM-OQAM system, including its mathematical model, advantages and disadvantages and the principle of each part. Finally, we use matlab software to calculate the bit error rate of OFDM-OQAM system, and use ISE joint modelsim software to simulate OFDM-OQAM system.

Keywords: CP-OFDM，OFDM-OQAM，Shaping Filter

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究OFDM-OQAM系统的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文主要内容 2

第2章 OFDM-OQAM系统的基本原理 3

2.1 CP-OFDM系统的基本原理 3

2.1.1 CP-OFDM的数学模型 3

2.1.2保护间隔和循环前缀 4

2.2 OFDM-OQAM原理 5

2.2.1 OFDM-OQAM系统的数学模型 5

2.2.2 OFDM-OQAM系统的优缺点 7

第3章 各模块原理 9

3.1 QAM调制解调原理 9

3.2 IFFT和FFT基本思想 10

3.3滤波器原理 14

第4章OFDM-OQAM系统的FPGA实现 18

4.1 OFDM-OQAM系统的实现 18

4.2 16QAM调制解调 21

4.3 IFFT/FFT IP核使用 22

4.3.1硬件实现结构 22

4.3.2 FFT/IFFT 仿真 23

4.4 成型滤波器的实现 25

第5章OFDM-OQAM系统的MATLAB实现 27

5.1 QAM调制解调的实现 27

5.2 成型滤波器的实现 27

5.3 OQAM系统MATLAB的实现 28

第6章 全文总结 30

参考文献 31

致谢 32

第1章 绪论

1.1研究OFDM-OQAM系统的背景及意义

从上个世纪的八十年代开始，通信整个行业都开始迅猛发展，从功能简单的1G，到如今已经普及的的4G网络。人们的日常生活交往变得越来越便利大部分得益于通信行业的快速发展。而现在，作为正在研发的第五代移动通信，它可以满足人类在移动通信方面更高更多的需求，弥补上一代移动通信系统的缺陷，传输速率会加快，信道利用率等方面会有大幅度的提升，数据传输过程中产生的时延也会减小，用户会更满意其流畅度。但是与此同时在5G系统的研究开发过程中仍面临不少挑战，例如：用户数据流量的需求爆涨，需要连接的设备增多以及需要满足的业务类型多样等。

属于多载波技术中的正交频分复用技术在多年以前就已经被提出了基本思想和系统设计方案，随着技术不断的完善，OFDM技术以它强大的优势成为了4G物理层中的重要调制技术。OFDM技术的实现思想是将信道分为多个子信道，子信道中的传输速率大大降低，同时也让频率选择性信道变成了平坦信道，并且OFDM系统最大的特点就是添加循环前缀（cyclic prefix,CP），这让系统能够有效抵抗多径干扰以及符号间干扰（inter-symbol interference,ISI）。此外OFDM还有不少的优势，从当前的技术所能达到的程度来说，它具有频带利用率比较高，灵活性强等优点，这使得OFDM技术在现代移动通信传输中被广泛使用。