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由于具有高频谱利用率和抗多径衰落的优势,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)成为4G移动通信中下行链路的核心技术,使得数据传输速率得到很大提高。但是OFDM的应用场合有一定的局限性,当通信终端间存在较大的相对运动时,系统性能严重下降,信道中的多普勒频移对OFDM系统中信息的传输影响很大。分数阶傅立叶变换正交频分复用(Fractional Fourier Transform Orthogonal Frequency Division Multiplexing, FrFT-OFDM)系统应用分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform, FrFT)代替传统的OFDM系统中的傅里叶变换,即使用chirp类型的正交信号基作为子载波,完成调制和解调的过程。此时子信道载频是随时间变化的,通过选择合适的分数阶傅里叶变换阶次,信道中的多普勒频移造成的子载波间干扰变小,因此系统对时变信道的抵抗能力增强。本文以FrFT-OFDM为研究对象,研究了系统抗衰落性能和信道均衡技术,对该系统在不同信道环境下的性能进行仿真验证,并搭建了 FrFT-OFDM基带系统的硬件实验验证平台。具体内容概述如下:首先,通过对FrFT-OFDM系统基本原理的学习,建立了数学模型,研究了适合于实现chirp子载波调制和解调的FrFT离散数值计算方法,编写了基带系统的MATLAB仿真程序,对高斯白噪声下的误码率性能进行了仿真,并理论推导了系统的频带利用率。然后,建立了无线信道模型,分析了 FrFT-OFDM系统抗信道衰落能力,对接收端的均衡技术进行研究,提出了分数阶傅立叶域迫零均衡,并对该系统在多径信道、多普勒频移信道以及双选择性衰落信道下的性能进行仿真与分析。最后,设计了 FrFT-OFDM的硬件实现方案,方案以FPGA为核心数字处理芯片构建系统的收发平台,以Verilog HDL作为编程语言完成了收发端和信道的程序编写和仿真调试,并在硬件平台上进行了测试,得出了不同信噪比下的系统误码率,验证了方案的可行性。