2010年本科毕业设计：基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析
基于Matlab平台的OFDM系统仿真分析
目录
01 引言
03 系统仿真分析
02 预备知识 04 优化与改进
引言
正交频分复用（OFDM）技术是一种广泛应用于无线通信领域中的多载波调制 技术。它凭借高谱效率、抗多径干扰能力强和频谱利用率高等优点，在4G、5G等 通信系统中扮演着关键角色。本次演示将基于Matlab平台，对OFDM系统进行仿真 分析，探究其应用优势、存在问题以及未来发展方向。
（1）抗多径干扰能力强：由于OFDM技术将高速数据流分散到多个子载波上 传输，即使某些子载波受到干扰，也不会对整个系统造成太大影响。
（2）频谱利用率高：OFDM技术通过相邻子载波之间的正交性，允许不同用 户在同一频段上同时传输数据，从而提高了频谱利用率。
（3）适用于多用户通信：OFDM技术可以与多用户接入技术相结合，实现多 个用户在同一频段上同时传输数据，提高系统整体性能。
2、OFDM系统存在的问题和不足
尽管OFDM系统具有诸多优点，但在实际应用中仍存在一些问题和不足：
（1）对信道模型的准确性要求较高：如果信道模型不准确，将导致系统性 能下降，甚至出现通信中断。
（2）易受频率偏移影响：OFDM系统对频率偏移较为敏感，即使微小的频率 偏移也会导致子载波之间的正交性破坏，从而导致系统性能下降。
（3）实现复杂度较高：OFDM系统涉及到的计算量和复杂性较其他通信系统 要高，尤其是在处理高速数据流时，需要更高的计算能力和更高效的算法。
优化与改进
针对上述问题和不足，本次演示提出以下优化和改进方案：
1、信道模型估计与跟踪
在OFDM系统中，信道模型估计与跟踪是一个重要环节。通过采用准确的信道 模型，可以有效提高系统抗多径干扰能力和频谱利用率。在实际应用中，可以采 用基于导频的训练序列法、基于循环前缀的训练序列法等信道估计方法，并通过 对训练序列进行优化设计，提高信道估计准确性。
基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析
基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析OFDM（正交频分复用）是一种广泛应用于无线通信系统中的多载波调制技术。
在OFDM系统中，信号被分为多个独立的子载波，并且每个子载波之间正交。
这种正交的特性使得OFDM系统具有抗频率选择性衰落和多径干扰的能力。
本文将基于MATLAB对OFDM系统进行仿真及分析。
首先，我们需要确定OFDM系统的参数。
假设我们使用256个子载波，其中包括8个导频符号用于信道估计，每个OFDM符号的时域长度为128个采样点。
接下来，我们需要生成调制信号。
假设我们使用16QAM调制方式，每个子载波可以传输4个比特。
在MATLAB中，我们可以使用randi函数生成随机的比特序列，然后将比特序列映射为16QAM符号。
生成的符号序列可以通过IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）将其转换为时域信号。
OFDM系统的发射端包括窗函数、导频符号插入、IFFT和并行到串行转换等模块。
窗函数用于增加OFDM符号之间的过渡带，导频符号用于信道估计和符号同步。
通过将符号序列与导频图案插入到OFDM符号序列中，然后进行IFFT变换，再进行并行到串行转换即可得到OFDM信号的时域波形。
接下来，我们需要模拟OFDM信号在信道中传输和接收。
假设信道是Additive White Gaussian Noise（AWGN）信道。
在接收端，OFDM信号的时域波形通过串行到并行转换，然后进行FFT（Fast Fourier Transform）变换得到频域信号。
通过在频域上对导频符号和OFDM信号进行正交插值，可以进行信道估计和等化。
最后将频域信号进行解调，得到接收后的比特序列。
通过比较发送前和接收后的比特序列，我们可以计算比特误码率（BER）来评估OFDM系统的性能。
比特误码率是接收到错误比特的比特数与总传输比特数之比。
通过改变信噪比（SNR）值，我们可以评估OFDM系统在不同信道条件下的性能。
基于MATLAB的OFDM的仿真
一、实习目的1、熟悉通信相关方面的知识、学习并掌握OFDM技术的原理2、熟悉MATLAB语言3、设计并实现OFDM通信系统的建模与仿真二、实习要求仿真实现OFDM调制解调，在发射端，经串/并变换和IFFT变换，加上保护间隔（又称“循环前缀”），形成数字信号，通过信道到达接收端，结束端实现反变换，进行误码分析三、实习内容1.实习题目《正交频分复用OFDM系统建模与仿真》2.原理介绍OFDM的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信道中进行传输。
由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。
并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。
而且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的子载波间干扰((ICI) 。
3.原理框图图1-1 OFDM 原理框图4.功能说明4.1确定参数需要确定的参数为：子信道，子载波数，FFT长度，每次使用的OFDM符号数，调制度水平，符号速率，比特率，保护间隔长度，信噪比，插入导频数，基本的仿真可以不插入导频，可以为0。
4.2产生数据使用个随机数产生器产生二进制数据，每次产生的数据个数为carrier_count * symbols_per_carrier * bits_per_symbol。
4.3编码交织交织编码可以有效地抗突发干扰。
4.4子载波调制OFDM采用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM4种调制方式。
按照星座图，将每个子信道上的数据，映射到星座图点的复数表示，转换为同相Ich和正交分量Qch。
其实这是一种查表的方法，以16QAM星座为例，bits_per_symbol=4，则每个OFDM符号的每个子信道上有4个二进制数{d1,d2,d3,d4},共有16种取值，对应星座图上16个点，每个点的实部记为Qch。
基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真综述
基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真摘要：随着通信产业的逐步发展，4G时代已经来临。
作为第四代移动通信技术的核心，OFDM得到了前所未有的关注。
它具有频谱利用率高、抗干扰能力强等优点。
本文首先简要介绍了OFDM的发展状况以及优缺点，然后详细分析了OFDM的工作原理及其相应的各个模块，并介绍了它的关键技术。
最后，分别利用M函数和Simulink做了OFDM 系统的设计与仿真，并对误码率进行了分析，得到了BER性能曲线。
关键词：正交频分复用；MATLAB；仿真；BERDesign and Simulation of OFDM System Based on MATLABAbstract:With the gradual development of the communication industry, 4G era has come. As the key technology of the fourth generation mobile communications,OFDM has received unprecedented attention. It has a high spectrum utilization, strong ability of anti-interference and so on. This article describes the development of OFDM and it’s advantages and disadvantages briefly, analysis the working principles of OFDM and each module detailed,and describes it’s key tec hnology.At last, design and simulate OFDM system with the M function and Simulink separately, analysis the error rate and obtain BER performance curve .Keywords: OFDM; MATLAB; Simulation; BER目录1 引言 (4)1.1 OFDM概述 (4)1.1.1 OFDM技术发展历史 (4)1.1.2 OFDM技术的优缺点 (5)2 OFDM基本原理及关键技术 (5)2.1 OFDM基本原理及系统构成 (5)2.1.1 OFDM基本原理 (5)2.1.2 串并转换 (6)2.1.3 调制与解调 (6)2.1.4 保护间隔与循环前缀 (8)2.2 OFDM的关键技术 (10)2.2.1 信道估计概述 (10)2.2.2 基于导频的信道估计方法 (10)2.2.3 信道的插值方法 (11)3 OFDM的系统设计与仿真 (12)3.1 MATLAB概述 (12)3.2 OFDM系统设计与仿真 (12)3.2.1 随机序列的产生 (12)3.2.2 串并转换 (14)3.2.3 QPSK调制 (14)3.2.4 QPSK调制星座图 (14)3.2.5 IFFT/FFT运算 (15)3.2.6 保护间隔和循环前缀 (16)3.2.7 并串转换 (16)3.2.8 加入高斯白噪声 (17)3.2.9 QPSK解调 (17)3.2.10 接收信号 (18)3.3 系统误码率的分析 (18)3.4 基于Simulink的系统仿真 (19)4 总结 (21)参考文献 (21)附录 (22)1 引言1.1 OFDM概述随着移动通信和无线网需求的不断增长，需要越来越高速的无线系统设计，而这其中一个最直接的挑战就是克服无线信道带来的严重的频率选择性衰落。
基于MATLAB的OFDM的仿真
一、实习目的1、熟悉通信相关方面的知识、学习并掌握OFDM技术的原理2、熟悉MATLAB语言3、设计并实现OFDM通信系统的建模与仿真二、实习要求仿真实现OFDM调制解调，在发射端，经串/并变换和IFFT变换，加上保护间隔（又称“循环前缀”），形成数字信号，通过信道到达接收端，结束端实现反变换，进行误码分析三、实习内容1.实习题目《正交频分复用OFDM系统建模与仿真》2.原理介绍OFDM的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信道中进行传输。
由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。
并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。
而且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的子载波间干扰((ICI) 。
3.原理框图图1-1 OFDM 原理框图4. 功能说明4.1确定参数需要确定的参数为：子信道，子载波数，FFT 长度，每次使用的OFDM 符号数，调制度水平，符号速率，比特率，保护间隔长度，信噪比，插入导频数，基本的仿真可以不插入导频，可以为0。
4.2产生数据使用个随机数产生器产生二进制数据，每次产生的数据个数为carrier_count * symbols_per_carrier * bits_per_symbol 。
4.3编码交织交织编码可以有效地抗突发干扰。
4.4子载波调制OFDM 采用BPSK 、QPSK 、16QAM 、64QAM4种调制方式。
按照星座图，将每个子信道上的数据，映射到星座图点的复数表示，转换为同相Ich 和正交分量Qch 。
其实这是一种查表的方法，以16QAM 星座为例，bits_per_symbol=4，则每个OFDM 符号的每个子信道上有4个二进制数{d1,d2,d3,d4},共有16种取值，对应星座图上16个点，每个点的实部记为Qch 。
OFDM系统仿真实验报告
无线通信——OFDM系统仿真一、实验目的1、了解OFDM 技术的实现原理2、利用MATLAB 软件对OFDM 的传输性能进行仿真并对结论进行分析。
二、实验原理与方法1 OFDM 调制基本原理正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。
MCM 的基本思想是把数据流串并变换为N 路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N 路子载波后再并行传输。
因子数据流的速率是原来的1/N ，即符号周期扩大为原来的N 倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM 就把一个宽带频率选择性信道划分成N 个窄带平坦衰落信道，从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。
OFDM 是一种子载波相互混叠的MCM ，因此它除了具有上述毗M 的优势外，还具有更高的频谱利用率。
OFDM 选择时域相互正交的子载波，创门虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端被分离出来。
2 OFDM 系统的实现模型利用离散反傅里叶变换( IDFT) 或快速反傅里叶变换( IFFT) 实现的OFDM 系统如图1 所示。
输入已经过调制(符号匹配) 的复信号经过串P 并变换后,进行IDFT 或IFFT 和并/串变换,然后插入保护间隔,再经过数/模变换后形成OFDM 调制后的信号s (t ) 。
该信号经过信道后,接收到的信号r ( t ) 经过模P 数变换,去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性,再经过串/并变换和DFT 或FFT 后,恢复出OFDM 的调制信号,再经过并P 串变换后还原出输入的符号。
图1 OFDM 系统的实现框图从OFDM 系统的基本结构可看出, 一对离散傅里叶变换是它的核心,它使各子载波相互正交。
设OFDM 信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的N 个符号为001010(,...,)N C C C -，,其中ni C 为一般复数, 并对应调制星座图中的某一矢量。
比如00(0)(0),(0)(0)C a j b a b =+⋅和分别为所要传输的并行信号, 若将其合为一个复数信号, 很多个这样的复数信号采用快速傅里叶变换, 同时也实现对正交载波的调制, 这就大大加快了信号的处理调制速度(在接收端解调也同样) 。
基于MATLAB的OFDM通信系统仿真本科毕业论文
基于MATLAB的OFDM通信系统仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录摘要 (IV)Abstract (V)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2研究背景和意义 (2)1.2.1 OFDM技术发展现状 (2)1.2.2 OFDM仿真技术的研究现状 (3)1.3OFDM技术的特点 (4)1.4本文的主要内容 (5)第二章 OFDM的基本原理 (6)2.1信号的表达式及其正交性 (6)2.2调制与解调 (9)2.3保护间隔和循环前缀 (10)2.4加窗技术 (12)第三章 OFDM系统的关键技术 (16)3.1同步技术 (16)3.1.1同步技术简介 (16)3.1.2同步技术的分类 (16)3.1.3同步偏移对OFDM系统性能的影响 (17)3.2信道估计技术 (18)3.2.1无线通信信道 (18)3.2.2无线信道信道估计 (19)3.3峰均功率比 (19)3.3.1峰均功率比的定义 (20)3.3.2 降低峰均功率比的方法 (20)3.4信道编码和交织 (21)3.4.1 RS码以及伽罗华域概述 (21)3.4.2 RS编码原理 (23)3.4.3 RS码的主要特点 (25)3.4.4 RS码的纠错原理 (25)3.4.5 交织技术 (25)3.5均衡技术 (25)第四章OFDM系统的仿真及结果分析 (27)4.1OFDM系统的基本原理模型 (27)4.2MATLAB仿真软件的特点 (27)4.2.1通信仿真的一般步骤 (27)4.2.2 MATLAB仿真软件的特点 (28)4.3OFDM系统仿真模型及主要模块参数设置 (28)4.3.1整个OFDM系统仿真模型 (28)4.3.2主要模块参数设置 (28)4.4OFDM通信系统仿真结果分析 (31)4.4.1发射信号与接收信号的基带波形 (31)4.4.2 OFDM信号传输前后的星座图 (33)4.4.3 OFDM系统的发射端与接收端信号的功率谱 (35)4.4.4多普勒频移对OFDM系统性能的影响 (36)4.4.5 RS编码对OFDM系统性能的影响 (37)4.4.6 OFDM系统的误码分析 (38)第五章总结和展望 (40)5.1全文总结 (40)5.2展望 (40)参考文献 (42)附录 (43)致谢 (47)基于MATLAB的OFDM通信系统仿真摘要移动通信技术是现阶段通信技术研究中的重点，得到了越来越多人的关注。
基于Matlab的OFDM系统仿真
基于Matlab的OFDM系统仿真实验名称：基于matlab的OFDM系统仿真实验原理：图1 基带OFDM系统实验目的：根据给定的参数完成OFDM信号的调制、传输和解调以及信道建模和信道估计。
主要研究噪声和循环前缀的长度对系统误码率的影响。
实验内容：包括发送端、信道和接收端三个模块。
1、发送模块进行的处理包括OFDM 信号的产生、加入循环前缀、插入训练序列和加扰等部分；2、信道模块对发射端产生的信号施加多径、频偏、相偏等影响；3、接收模块进行的处理包括去循环前缀、解调和信道估计等。
实验参数：1、 Ns=5：一个帧结构中OFDM符号的个数；2、para=40：并行传输的子载波个数；3、gl=10：设置保护时隙的长度；4、an：每条多径的幅度增益0-10dB,粒度为0.1；5、tn：时延扩展0-4us，单位为us；6、wn：频偏-100Hz-100Hz,粒度为0.1Hz；7、sita：设置相偏0-2*pi,粒度为pi/100；8、Np：插入的导频数目实验步骤：1、产生二进制信息，这个可以通过matlab中的round(rand(1,para*Ns*4))命令来实现。
产生的是一个长度为para*Ns*4的0-1序列。
由于采用的是16QAM调制，所以每四个码元调制为一个符号，因此总长度要乘以4。
2、映射：采用的是16QAM调制。
这种调制有圆形星座图和方形星座图两种，本次实验采用方形的星座图。
这一过程是通过子函数fangQAM.m来实现的，图二为方形的星座图。
16-QAM星座图-4-3-2-101234图23、串并转换、插入导频：OFDM的原理就是通过串并转换将高速传输的串行数据转换为并行传输的数据，在matlab中，串并转换是通过reshape(x,para,Ns)来实现的，将串行传输的信号x转换为para个并行传输的子数据流，每个数据流中符号的个数为Ns。
为了接收端能够进行信道估计，在发送端要在发送信号中插入导频，导频的分布模式一般分为块状导频和梳状导频两种，本次实验中插入的是块状导频，所谓的块状分布就是指导频在时域周期性的分配给OFDM符号，这种导频分布模式特别适用于慢衰落的无线信道，由于训练符号包含了所有的导频，所以在频域就不需要插值，因此这种导频分布模式对频率选择性衰落相对不敏感。
Matlab的OFDM系统仿真
论文题目: 基于MATLAB的OFDM系统仿真学院：专业年级：学号：姓名：指导教师、职称：2010 年 12 月 10 日基于Matlab的OFDM系统仿真摘要：正交频分复用（OFDM）是一种多载波宽带数字调制技术。
相比一般的数字通信系统，它具有频带利用率高和抗多径干扰能力强等优点，因而适合于高速率的无线通信系统。
正交频分复用OFDM是第四代移动通信的核心技术。
论文首先简要介绍了OFDM 基本原理。
在给出OFDM系统模型的基础上，用MATLAB语言实现了整个系统的计算机仿真并给出参考设计程序。
最后给出在不同的信道条件下，对OFDM系统误码率影响的比较曲线，得出了较理想的结论，通过详细分析了了技术的实现原理，用软件对传输的性能进行了仿真模拟并对结果进行了分析。
介绍了OFDM技术的研究意义和背景及发展趋势,还有其主要技术和对其的仿真｡具体如下:首先介绍了OFDM的历史背景､发展现状及趋势､研究意义和研究目的及研究方法和OFDM的基本原理､基本模型､OFDM的基本传输技术及其应用,然后介绍了本课题所用的仿真工具软件MATLAB,并对其将仿真的OFDM各个模块包括信道编码､交织､调制方式､快速傅立叶变换及无线信道进行介绍,最后是对于OFDM的流程框图进行分析和在不影响研究其传输性的前提下进行简化,并且对其仿真出来的数据图形进行分析理解｡关键词：OFDM；MATLAB；仿真一、OFDM的意义及背景现代通信的发展是爆炸式的。
从电报、电话到今天的移动电话、互联网，人们从中享受了前所未有的便利和高效率。
从有线到无线是一个飞跃，从完成单一的话音业务到完成视频、音频、图像和数据相结合的综合业务功能更是一个大的飞跃。
在今天，人们获得了各种各样的通信服务，例如，固定电话、室外的移动电话的语音通话服务，有线网络的上百兆bit的信息交互。
但是通信服务的内容和质量还远不能令人满意，现有几十Kbps传输能力的无线通信系统在承载多媒体应用和大量的数据通信方面力不从心:现有的通信标准未能全球统一，使得存在着跨区的通信障碍;另一方面，从资源角度看，现在使用的通信系统的频谱利用率较低，急需高效的新一代通信系统的进入应用。
基于MATLAB的OFDM系统性能分析与仿真研究
基于MATLAB的OFDM系统性能分析与仿真研究OFDM（正交频分复用）是一种常用于无线通信系统中的多载波调制技术。
它将一个高速数据流分成多个子载波进行同时传输，提高了频谱利用率，也减小了频域上的干扰。
本文将基于MATLAB对OFDM系统的性能进行分析与仿真研究。
首先，我们需要搭建OFDM系统的仿真模型。
OFDM系统包括信号生成、子载波调制、信道传输、接收、解调和误码分析几个主要环节。
信号生成阶段，我们可以使用伪随机码（PN码）生成器产生信号序列作为待传输的数据。
然后，将信号序列进行并行-串行转换，将其分组成多个子载波。
子载波调制阶段，我们可以选择常用的调制方式，如BPSK、QPSK等。
在MATLAB中，我们可以利用内置的调制函数进行实现。
信道传输阶段，我们可以引入AWGN（加性高斯白噪声）信道模型，模拟无线信道中的噪声干扰。
通过调整信道衰落因子、信噪比等参数，可以模拟不同的信道环境。
接收阶段，我们需要进行并行信号转换成串行信号，并进行解调操作。
对于解调部分，与调制阶段相反，我们可以使用MATLAB中的解调函数，如bpskdemod、qpskdemod等。
误码分析阶段，我们通过计算误码率（BER）来评估系统性能。
可以通过比较原始信号和接收信号之间的差异，统计错误的比特数量来计算误码率。
在进行OFDM系统的性能分析与仿真时，我们可以分析以下几个方面的内容：1.调制方式对系统性能的影响：通过比较不同调制方式（如BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等）下的误码率，评估调制方式对系统的影响。
2.子载波数量的选择：通过改变子载波的数量，比较不同子载波数量下的误码率与频谱效率，找到最佳子载波数量。
3.信道传输对系统性能的影响：通过改变信道衰落因子、信噪比等参数，比较不同信道环境下的误码率，评估信道传输对系统性能的影响。
4.信道估计与均衡：在OFDM系统中，由于信道传输的不确定性，需要进行信道估计与均衡。
基于Matlab的OFDM系统设计及分析
基于Mａtlaｂ的OＦDM系统设计及分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ目录设计总说明ﻩ错误!未定义书签。
Ｔhｅtotaｌdesiｇneｄｔo show ｔｈat............... 错误!未定义书签。
１绪论ﻩ错误!未定义书签。
1．1课题背景.................................. 错误!未定义书签。
1.2 无线通信................................... 错误!未定义书签。
1.２.1 无线通信概述..................... 错误!未定义书签。
1.2.2 无线信道特性..................... 错误!未定义书签。
1.3 ＯＦDM系统介绍ﻩ错误!未定义书签。
１．3.1 OＦDM的概述 .................... 错误!未定义书签。
1.３.2 ＯFDM的应用ﻩ错误!未定义书签。
1.３.３OＦDM的关键技术ﻩ错误!未定义书签。
１.3．4 OＦDM系统的优点及缺点ﻩ错误!未定义书签。
１.4 MATＬAB特点与功能........................ 错误!未定义书签。
２ OFDＭ系统的基本原理 ............................... 错误!未定义书签。
102．1 OFＤM技术原理ﻩ2．２基于ＩFFT/FＦT 的OFＤＭ系统模型ﻩ错误!未定义书签。
2.3 OＦDM信号的频谱特性....................... 错误!未定义书签。
2．4 串并转换ﻩ错误!未定义书签。
163 OFDM系统在ＭＡTLAＢ上的仿真分析ﻩ3.1 0FDＭ系统调制与解调解析ﻩ错误!未定义书签。
3.2 加窗ﻩ错误!未定义书签。
3.3 AWGNA信道下的仿真......................... 错误!未定义书签。
OFDM系统进行仿真实验毕业论文
OFDM系统进行仿真实验毕业论文目录1 引言 (2)2 OFDM系统简介 (3)2.1 OFDM的发展历史 (3)2.2 OFDM系统框架模型 (2)2.3 OFDM系统发射接收的原理 (4)3 OFDM系统的几个关键技术 (6)3.1 OFDM峰平比研究 (6)3.2 OFDM系统同步分析 (7)3.3 信道估计 (7)3.4 其他 (8)4 仿真实验开发 (9)4.1 OFDM系统的优缺点 (9)4.2 对比系统QAM的选取 (10)4.3 仿真实验的设计 (11)4.4 其他问题........................................................................... 错误!未定义书签。
5 仿真结果 (12)5.1 OFDM系统发射接收的仿真 (12)5.2 QAM系统发射接收的仿真 ............................................ 错误!未定义书签。
5.3 其他................................................................................... 错误!未定义书签。
6 结论 (8)致谢 (11)参考文献........................................................................................... 错误!未定义书签。
附录................................................................................................... 错误!未定义书签。
1 引言四年的大学生活很快就到了最后一个学年了，在上半学期，我就迫不及待的开始了我的毕业设计。
基于Matlab的OFDM系统仿真及分析
术 后根据估计的 FFT 窗口位置进行 FFT 运算得到频域的数据,进 行解调。然后在对应于导频的子载波位置上提取出导频信息,根
创 据导频信息估计出剩余定时误差以及剩余的信道响应误差,将 误差量送入环路进行跟踪。当收到所有数据后,重新回到信号到
软件时空
基于 Matlab 的 OFDM 系统仿真及分析
Simulation and Performance Analysis of OFDM System Based on Matlab
(东华大学) 秦 晓 婷 陈 光
QIN Xiao-ting CHEN Guang
摘要: 正 交 频 分 复 用 技 术 是 第 四 代 移 动 通 信 技 术 的 核 心 技 术 。 文 章 首 先 简 要 介 绍 了 OFDM 的 基 本 原 理 , 就 OFDM 技 术 进 行 了
对信号进行采样:
《微计算机信息》2011 年第 27 卷第 1 期
对接收信号进行 DFT 变换,在较大 N 和小的 下 可 近 似 为:
是 ICI 部分, 是高斯白噪声部分。
可以看成是功率为 从均匀分布 。
,相位在[-π,π]服
4 OFDM 仿真基本 流程描述
首先根据短训练字的特性进行相关运算,进行信号到达检测, 当检测到相关值大于门限一定次数后,认为有信号到达。然后根 据长训练字的特性,进行相关运算,进行 OFDM 符号 FFT 窗口起 始位置的估计。估计出 FFT 窗口的位置后,先在时域进行小频偏 的估计,将两个长训练字进行小频偏补偿后,进行 FFT 运算,根据
文献标识码: B
基于matlab的OFDM的仿真和研究
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第二部分:OFDM的原理
OFDM技术是一种多载波调制技术，其特点是各副载波相互正 交。设{fm}是一组载波频率，各载波频率的关系为：{fm}=f0+m/T m=0 1 2 „N-1 （1）式中，T是单元码的持续时间，f0是发送频 率。作为载波的单元信号组定义为:式中l的物理意义对应于“帧 ”（即在第l时刻有m路并行码同时发送）。其频谱相互交叠。 OFDM是由一系列在频率上等间隔的副载波构成，每个副载波数字 符号调制，各载波上的信号功率形式都是相同的。在接收端，是 个逆过程，可以解调出相应的载波，这就是OFDM的基本原理。当 传输信道中出现多径传播时，在接收副载波间的正交性将被破坏 ，使得每个副载波上的前后传输符号间以及各副载波之间发生相 互干扰。为解决这个问题，就在每个OFDM传输信号前插入一保护 间隔，它是由OFDM信号进行周期扩展而来。只要多径时延不超过 保护间隔，副载波间的正交性就不会被破坏。
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致谢
本人研究及学位论文是在我的导师余庚老师的亲切关 怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精 神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在此谨 向余老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的通信 0802的同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个 一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。从开始进入课题 到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我 无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢 培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
意义： OFDM利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率,而 且可以抗窄带干扰和多径衰落。它通过多个正交的子载波将 串行的数据并行传输,可以增大码元的宽度,减少单个码元占用 的频带,抵抗多径引起的频率选择性衰落;可以有效克服码间串 扰( ISI) ,降低系统对均衡技术的要求,适用于多径环境和衰 落信道中的高速数据传输，而且信道利用率很高, 所以它对未 来的通信作用很大，对其研究和仿真能更好的体会OFDM的 各种优秀的性能。
基于Matlab的OFDM系统设计与仿真毕业设计论文
基于Matlab的OFDM系统设计与仿真目录1绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2无线通信 (1)1.2.1无线通信概述 (1)1.2.2无线信道特性 (2)1.3 OFDM概述及应用 (3)1.3.1 OFDM的发展 (3)1.3.2 OFDM的关键技术 (3)1.3.3 OFDM的优缺点 (4)2 OFDM基本原理 (6)2.1原理及数学描述 (6)2.1.1 OFDM基本原理 (6)2.1.2串并转换 (6)2.1.3子载波调制 (7)2.1.4 DFT变换 (10)2.1.5保护间隔、循环前缀和子载波数选择 (11)2.1.6 OFDM基本参数的选择 (14)2.1.7 QPSK调制 (15)2.1.8 QPSK信号的产生 (18)3 OFDM的系统仿真 (20)3.1 MATLAB特点与功能 (20)3.2 OFDM系统收发机 (20)3.3 OFDM系统仿真 (22)3.3.1串行数据的产生 (22)3.3.2串并转换 (23)3.3.3 QPSK调制 (25)3.3.4 QPSK调制星座图 (29)3.3.5 IFFT/FFT运算 (30)3.3.6保护间隔和循环前缀 (32)3.3.7并串转换 (34)3.3.8加入高斯噪声 (35)3.3.9 QPSK解调 (37)3.3.10接收信号 (38)3.4系统误码率的分析 (38)3.5 BER性能曲线 (40)3.6本章小结 (41)参考文献 (42)附录 (43)致谢.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
摘要随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM技术在综合无线接入领域得到广泛应用，它将是第四代移动通信的核心技术之一。
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2010年本科毕业设计：基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析MATLABOFDM正交频分复用(OFDM) 是第四代移动通信的核心技术。
该文首先简要介绍了OFDM的发展状况及基本原理, 文章对OFDM 系统调制与解调技术进行了解析，得到了OFDM 符号的一般表达式，给出了OFDM 系统参数设计公式和加窗技术的原理及基于IFFT/FFT 实现的OFDM 系统模型，阐述了运用IDFT 和DFT 实现OFDM 系统的根源所在,重点研究了理想同步情况下,保护时隙(CP)、加循环前缀前后和不同的信道内插方法在高斯信道和多径瑞利衰落信道下对OFDM系统性能的影响。
在给出OFDM系统模型的基础上,用MATLAB语言实现了传输系统中的计算机仿真并给出参考设计程序。
最后给出在不同的信道条件下,研究保护时隙、循环前缀、信道采用LS估计方法对OFDM系统误码率影响的比较曲线,得出了较理想的结论。
:正交频分复用;仿真;循环前缀;信道估计ITitle: MATLAB Simulation and Performance Analysis of OFDM System ABSTRACT OFDM is the key technology of 4G in the field of mobile communication. In thisarticle OFDM basic principle is briefly introduced. This paper analyzes themodulation and demodulation of OFDM system, obtaining a general expression ofOFDM mark, and giving the design formulas of system parameters, principle ofwindowing technique, OFDM system model based on IFFT/FFT, the origin whichachieves the OFDM system by using IDFT and DFT. Then, the influence of CP anddifferent channel estimation on the system performance is emphatically analyzedrespectively in Gauss and Rayleigh fading channels in the condition of idealsynchronization. Besides, based on the given system model OFDM system iscomputer simulated with MATLAB language and the referential design procedure isgiven. Finally, the BER curves of CP and channel estimation are given and compared.The conclusion is satisfactory.KEYWORDS:OFDM; Simulation; CP; Channel estimationII1 概述..............................................................11.1 OFDM的发展及其现状 (2)1.2 OFDM的优缺点 (2)2 OFDM的基本原理 ...................................................42.1基于IFFT/FFT 的OFDM 系统模型 (4)2.2 OFDM信号的频谱特性 (7)2.3 0FDM 系统调制与解调解析 (8)2.4 加窗 (10)3 循环前缀及信道估计对系统误码率的改善分析.........................133.1循环前缀 (13)3.2 OFDM系统的峰值平均功率比 (17)3.3信道估计 (18)3.3.1信道估计概述 (18)3.3.2基于导频的信道估计方法 (19)3.3.3信道的插值方法 (20)3.3.4仿真结果及分析 ........................................ 21 结论. (22)致谢 (23)参考文献........................................................24附录 (26)III随着移动通信和无线因特网需求的不断增长，越来越需要高速无线系统设计，而这其中的一个最直接的挑战就是克服无线信道带来的严重的频率选择性衰落。
正交频分复用（OFDM）技术可以很好地克服无线信道的频率选择性衰落，由于其简单高效，OFDM已成为实现未来无线高速通信系统中最核心的技术之一。
现代移动通信发展至今，已经经历了三代，而3G 的后续技术也在加速研究中。
目前，国际标准化组织正在推动无线传输技术从2Mb/s 的传输速率向100Mb/s 和1000Mb/s 的目标发展，对4G 的定义也已经逐渐清晰起来。
基本上可以确定，OFDM/OFDMA、MIMO和智能天线等技术将成为4G 的主流技术。
OFDM 相关的技术很多，实际应用中的OFDM 复杂度很高。
因此，建立适合自己研究方向的OFDM 模型，无论是为了理解OFDM 技术的理论，还是对后续的OFDM 与其他技术相结合的研究工作，都有着非常重要意义。
OFDM是一种特殊的多载波调制技术,它利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率,而且可以抗窄带干扰和多径衰落。
多载波调制原理最早在20 世纪60 年代中期由Collins kinep lex 提出。
70 年代,主要用于美国军用无线高频通信系统;80 年代,OFDM的研究主要用在高速调制解调器、数字移动通信及高密度录音带中;90 年代以后,OFDM主要用在非对称的数字用户环路(ADSL) 、ETSI 标准的数字音广播(DAB) 、数字视频广播(DVB) 、高清晰度电视(HDTV) 、无线局域网(WLAN)等。
OFDM与CDMA技术结合主要有两种形式, 一种是多载波CDMA(MC-CDMA) , 一种是多载波直扩CDMA (MC-DS-CDMA) 。
前者是频域扩展和多载波调制技术相结合,后者是时域扩展和多载波调制技术相结合。
OFDM通过多个正交的子载波将串行的数据并行传输,可以增大码元的宽度,减少单个码元占用的频带,抵抗多径引起的频率选择性衰落;可以有效克服码间串扰( ISI) ,降低系统对均衡技术的要求,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输;而且信道利用率很高,这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要。
这些方案都是基于OFDM 之上的, 因此, 研究OFDM系统的性能就显得非常必要。
本文首先简要介绍OFDM基本原理,在这个基础上建立了OFDM仿真模型,然后通过加保护时隙及进行信道估计, 分析OFDM 系统在AWGN和多径Rayleigh衰1落信道下不用的插入算法的性能,最后给出仿真结果。
OFDM是一种特殊的多载波频分复用(FDM)技术。
在传统的多载波频分复用系统中，各个子信道采用不同的载波并行传送数据，子载波之间间隔足够远，采用隔离带来防止频谱重叠，故频谱效率很低。
在均衡器未被采用以前，人们就是用这种多载波方式在时间色散信道中进行高速通信的。
1966年，R.W.Chang分析了在多载波通信系统中如何使经过滤波后带限的子载波保持正交。
随后不久B.R.Saltzberg给出了一篇性能分析的文章，他指出在设计一个有效的并行传输系统时，应该把注意力更多地集中在减少相邻信道的串扰上，而不是使各个独立的信道工作得更好，因为此时信道串扰是造成信号失真的主要因素。
1971年，S.B.Weinstein和P.M.Ebert提出用傅立叶变换(DFT)进基带OFDM调制和解调。
通过DFT进行OFDM基带调制和解调避免了生成多个子载波和多个窄带带通滤波器，使系统的模拟前端由多个变为一个，同时由于DFT可以用FFT来快速实现，这进一步降低了系统实现的复杂度。
为对抗符号间干扰和载波闻干扰，他们提出在符号间插入一段空白时隙作为保护间隔。
他们的系统虽然没有能在色散信道中获得很好的子载波正交性，但对OFDM仍是一个很大贡献。
另一个重要贡献来自A.Peled和A.Rmz，他个人提出了采用循环前缀来解决色散信道中子载波间的正交性问题。
当信道响应长度小于循环扩展时，循环前缀的存在使信号与信道响应的线性卷积变成循环卷积，从而使色散OFDM 信号可以通过频域单点均衡进行去相关。
当然，循环扩展的引入会导致少量的信噪比损失。
由于无线信道的多径传播会使宽带OFDM信号产生频率选择性衰落，导致各个子信道上的信噪比不同，因此实际的OFDM系统都是与交织、纠错编码结合在一起，形成编码的正交频分复用(COFDM)。
交织和编码能够使OFDM 系统获得良好的频率和时间二维分集。
虽然OFDM已经得到广泛的应用，但是在使用中我们也要清楚的认识到它的优缺点，下面简要的从这两方面介绍下OFDM。
OFDM技术的优点主要有：2(1) OFDM调制方式适用于多径和衰落信道中的高速数据传输。
当信道因为多径的影响出现频率选择性衰落时，只有落在频率凹陷处的载波及其携带的信息受到影响，其它子载波未受损害；。
(2) 在OFDM调制方式中，通过插入保护间隔，可以很好地克服符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)(3) 由于OFDM各子载波相互正交，允许各子载波有1/2重叠，因此可以大大提高频谱利用率：(4) 由于深度衰落而丢失的一些子载波可通过编码、交织等措施来很好的恢复，提高系统抗误码性能，且通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力；(5) OFDM技术抗脉冲及窄带干扰的能力很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道；(6) 与单载波系统相比，对采样定时偏移不敏感。
OFDM技术的缺点主要有：(1) 由于要求各子载波正交，所以对频率偏移和相位噪声很敏感；(2) 由于各子载波相互独立，峰值功率与均值功率比相对较大，且随子载波数目的增加而增加。
高峰均比信号通过功放时，为了避免信号的非线性失真和带外频谱再生，功放需要具有较大的线性范围，导致射频放大器的功率效率降低。
国外对OFDM技术的研究已有近50年的历史。
最初无线OFDM传输系统是用在军用无线高频通信链路中，随着数字信号处理(DSP)超大规模集成电路(VLSI)技术的发展，OFDM技术获得了长足的进步并广泛应用于社会生活的各个方面。