2015届学士学位论文频分复用原理及其应用研究频分复用原理及其应用研究摘要频分复用(FDM)是通信系统中信号多路复用方式中的一种，本质上是依据频率来分隔信道的。
频分复用技术在当今通信领域有着很重要的地位。
根据性质和特点的不同频分复用还可以被细分为传统的频分复用(FDM)和正交频分复用(OFDM)。
本论文主要由以下几个部分组成。
第一部分介绍频分复用基本原理，系统实现以及其应用特点；第二部分介绍正交频分复用的基本原理及DFT的实现；第三部分主要介绍在实际应用中当载波频率接近时，频谱会发生重叠，传统的频分复用解调效果容易出现失真，正交频分复用由于其载波的正交性特点,在频谱发生重叠时可以保证解调效果；最后通过MATLAB程序中的SIMULINK仿真图来表现正交频分复用的优越之处。
关键词频分复用；正交频分复用；MA TLAB仿真Frequency division multiplexing principle and its applicationresearchAbstract Frequency division multiplexing (FDM) is a kind of signal multiplexing mode in communication system, which is divided by frequency channel essentially. Frequency division multiplexing technology is very widely used in today's communication. Frequency division multiplexing can also be divided into the traditional frequency division multiple(FDM) and orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) depending on the nature and characteristics.This paper consists of the following parts. The basic principle of frequency division multiplexing, system implementation and its application characteristics are introduced in the first part . The basic principle of orthogonal frequency division multiplexing and its realization of DFT are introduced in the second part .Due to its characteristics ,orthogonal frequency division multiplexing can guarantee the demodulation compare with the traditional frequency division multiplexing when the carrier frequency is close to in the practical application, spectrum overlap happens ,which is introduced in the third part .Finally by SIMULINK of MA TLAB simulation diagram to show the superiority of the orthogonal frequency division multiplexing.Keywords Frequency division multiplexing; Orthogonal frequency division Multiplexing ;MA TLAB simulation淮北师范大学2015届学士毕业论文频分复用原理及其应用目录1.引言 (1)2频分复用基本原理及实现 (2)2.1频分复用的基本原理 (2)2.2 频分复用系统应用及其特点 (2)3正交频分复用基本原理及实现 (4)3.1正交频分复用原理 (4)3.2 DFT的实现 (6)3.3 正交频分复用的优缺点 (8)4频分复用原理的应用 (9)4.1系统仿真主要模块的介绍 (9)4.2频分复用系统仿真的实际应用分析 (9)4.3 仿真结果分析 (14)结论 (15)参考文献 (16)致谢 (17)淮北师范大学2015届学士毕业论文频分复用原理及其应用1.引言在通信系统中，一般情况下用来传输信号的物理信道的传输能力是比一路传输信号的需求要大的很多，这时候就可以让多路信号共同来利用该物理信道。
这样一来通过多路信号共同使用一条物理信道就能够大大的提高信道的利用率，避免了大量资源的浪费。
本文所讨论的频分复用就是根据就是利用这一原理来实现的，相比单载波信号传输它具有更高的效率和信道利用率。
随着社会科技的快速发展，人们之间的交流与联系进一步的加强，这使得对于通信功能，宽带服务的等要求进一步提高。
但是因为现代社会的发展，无线传输环境却变得越来越恶劣，出现了很多很难解决的信号传输问题。
这时候频分复用技术的提出给这些难题带来了解决的方法。
伴随着DSP芯片技术的快速发展，结合正交频分复用的良好结合性，正交频分复用技术正在逐渐开始得到通信领域开发人员越来越多的关注和开发[1]。
现代通信宽带数字业务大量出现，传输的码元速率的要求不断再提高，传输带宽也需要更宽。
传统的串行单载波调制除了实现设备复杂，浪费信道资源，在实际应用中还容易出现码间串扰问题。
所以有后来有了FDM方式传输的提出，FDM是多载波传输方式，多载波传输的优点是可以使每路传输数据码元宽度变的更宽，有效改善码间干扰问题，如果进一步使用正交频分复用技术（OFDM），根据其特性可以让每一路载波信号间间隔相应地减小，从而使得整个信号传输系统在频带利用效率方面得到显著的改善[2]。
本论文由两大部分组成，第一部分是就频分复用原理和正交频分复用原理及其应用研究展开介绍与讨论，分析频分复用原理，研究它们的优缺点，了解它们的系统组成和实现过程。
第二部分是采用MATLAB仿真来体现实际的应用过程中正交频分复用的频谱利用资源利用率更高优点，主要介绍其仿真图像，用图形的形式来表达它的优越性和效率性。
频分复用原理的提出和正交频分复用的广泛应用，给通信原理的信号传输带来了新的活力，解决很多应用问题上遇到的难题,具有很强的理论和现实意义。
2频分复用基本原理及实现2.1频分复用的基本原理在通信系统信号传输过程中，因为要传送的信号带宽是有限的，而线路可使用的带宽则相对是比较大的。
所以在信号传输过程可以通过将信道带宽划分成互不重叠的很多2.2 频分复用系统应用及其特点下面通过一个具体的实例来讲述频分复用的发送原理和接收原理，如图2所示这是一个三路信号的复用实例。
整个原理框图由滤波器，调制器，传输信道以及解调器构成。
三路输入信号分别是f 1(t),f 2(t),f 3(t)。
三路信号在发送端首先经过信号调制实现频谱搬移，这里的LPF 功能是为了使输入信号频率不至于过宽，随后将调制后的载波合成再进行二次调制送入信道中去。
分析可知第一次调制后上边带所合成的频谱是从W 01到W 03+Wm ，这里三路信号本身占有Wm 宽的频带，三路信号之间还设有空的频带用来防止三路信号频谱发生重叠。
这是一个二级调制系统，第二次调制是为了让第一次调制后的合成频谱再进行一次频谱的搬移，在这个过程中其频带宽度不会发生改变。
接收端解调与图2 FDM实例系统原理框图在通信系统中频分复用技术模拟信号处理方面得到相当多的应用，其主要的优点是信道的利用率高，技术手段比较成熟；缺点是所使用的传输设备相对比较复杂，很多时候滤波器的设定是一个很难解决的问题，而且在信道复用和信号传输时候，调制解调等过程中出现非线性失真问题很难得到解决，当这一类问题出现时会使得传输信号出现彼此扰乱问题。
3正交频分复用基本原理及实现3.1正交频分复用原理OFDM 从实质上来说是一种特殊的频分复用形式，在同传统频分复用（FDM ）相比较可以总结出OFDM 有以下几个特点：1.不需要设置空闲频带作为保护频带，子载波之间可以存在频谱重叠，这样一来在信号传输过程中传输速率和带宽利用效率有着显著的改善；2.每路子载波的调制是多进制；3.每路已调信号严格的正交以方便接收端能完全分离各路信号；4.对子载波的调制制度是可以进行选择的，在实际应用过程中能够由各信道特性的差别来选择使用合适的制度，调制制度相当的灵活。
下面来证明正交频分复用体系里N 个子载波正交特性，通常子载波可以记作为： )2cos()(x k k k k t f B t ϕπ+= ）（1,,1,0k -=N （3-1）（B k 表示载波的振幅；初始相位由K ϕ表示；f k 为频率） 因此下面的公式可以用来表示这N 路子信号的和：)2cos()(x (s 11k k N ok K N k k t f B t t ϕπ+==∑∑-=-=）（3-2） 复数形式如下k k t f j N K K e B t ϕπ+-=∑=210)(s （3-3）若是想使这N 路信号在接收的时候可以彻底的分离开来，便需要它们各路子载波间满足正交正交性作为前提。
这要求在码元持续时间T S 内有：0)2cos()2(cos 0=++⎰i i T k kt f t fSϕπϕπ （3-4）通过积分得：)f (f 2)sin()f (f 2)sin()f (f 2])T f (f sin[2)f (f 2])T f (f sin[2i k i k i k s i k i k s i k =---++---+-+++++πϕϕπϕϕπϕϕππϕϕπi k i k i k i k 算的结果得n)f -(f )f (f k k ==+S i S i T m T ，（m 和n 均为正横数） 因此有s s T n m T n m 2/)(f 2/)(f i k -=+=， 即要求子载波频率满足s T k 2/f k = （k 为整数） 子载波间的频率间隔 s T n /f f f i k =-=∆所以最小载频间隔为 s T /1f min =∆ 也可以说在频率间隔为最小频率间隔的整数倍的时候，载波间都是正交的。