4.3 OFDM调制技术

　　4．3．1 概述

　　多频带（MB）方式与本章前两节分析研究的IR原理不同。根据2002年，FCC公布的UWB定义，带宽超过500MHz的信号都是UWB信号。因此，按照FCC规定的频带范围3.1~10.6GHz，将此7.5 GHz的带宽分割成最小带宽为500MHz的若干个频带。为了尽量减小同窄带通信系统的相互干扰，UWB采用较小的功率，于是UWB信号对于窄带通信系统来说相当于热噪声，并不被窄带通信系统的接收机检测到，也可以避免特定频带上的非人为干扰[1]。

在每个子频带内可以使用不同的数据调制类型，并不一定要用IR方式，正确的频谱带宽可以通过合适的比特速率实现。应用最广泛的是众所周知的正交频分复用（OFDM）。

　　一个已调的OFDM信号由调制在不同载波频率 是L个可能的取值中的一个，K=N1bL。最后，每个符号调制一个不同的载波。为了并行传输数据块的N个符号，不同的调制载波信号在频率上必须正交[8]。

所有调制器使用相同的矩形波，其持续时间为T：

                       （4-8）

如果符号 表示，OFDM信号中有N个符号的数据块的表达式如下[1]：

       （4-9）

而相应的复包络是

                 （4-10）

其中 ，S（t）是周期为T0的周期函数。

式（4-9）中OFDM信号的数字变换相当于传输式（4-10）中复数包络的抽样值，也就是说传输序列可表示如下：

                 （4-11）

tc是抽样周期。

仿真OFDM调制信号，考虑的是OFDM各个载波使用QPSK调制的情况。仿真整个发射链路，产生式（4-9）的信号。

要发射的总比特数numbits；     调制信号的中心频率fp；    抽样频率fc；   每个符号在其相应载波上的传输时间T0；         循环前缀的持续时间TP；保护间隔时间TG，   矩形脉冲响应的幅度为A， OFDM系统的子载波数N。

(1)  numbits=8；   fp=1e9;       fc=50e9;    T0=242.4e-9;

TP=60.6e-9;    TG=70.1e-9;    A=1;      N=4;

图4-9  OFDM-UWB信号

图4-10 OFDM-UWB幅度谱

图4-10中的幅度谱由子载波的幅度谱叠加而成。

(2)numbits=8；   fp=1e9;       fc=50e9;    T0=242.4e-9;

TP=0;         TG=50e-9;    A=1;        N=2; 

图4-11 OFDM-UWB信号图

图4-11 OFDM-UWB信号幅度谱

对比以上两图，可以看出，在同样的时间里为了传输更多的符号，是以增加带宽为代价的，也就是增加子载波的数量。

　　通过一系列的仿真,我们可以得出以下结论:PAM、PPM两种调制方法主要是为了进行信息数据符号对脉冲的调制，而信号中的伪随机TH码和DS码主要是为了产生信号的频谱，使信号的功率谱密度在采用伪随机码调制后变得更加平滑，不能干扰到其它已经存在的窄带系统[9]。

　　OFDM具有良好的抗多径干扰性能，通过频率的合理选择，能够同现存的窄带系统和开放频段的通信系统具有很好的共存性，同传统的超宽带系统相比有很大的优势[11]。