OFDM系统设计及基带系统仿真

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实验三-基带OFDM系统及其仿真

实验三基带OFDM系统及其仿真一、实验原理正交频分复用（OFDM）系统是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。

多载波传输把数据流分解成若干个子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。

正交频分复用是对多载波调制（MCM）的一种改进。

它的特点是各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。

选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落和窄带干扰。

在单载波系统中，一次衰落或者干扰就可以导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到深衰落的影响。

1.原理框图图1所示为OFDM系统原理框图：图1 OFDM系统原理框图2.DFT实现对于N比较大的系统来说，OFDM复等效基带信号可以采用离散傅立叶逆变换（IDFT ）方法来实现。

对信号)(t s 以N T 的速率进行抽样，即令N kT t =)1,,1,0(-⋅⋅⋅=N k ，则得到:210(/),01ik N j N k i i s s kT N d e k N π-===≤≤-∑ 可以看到k s 等效为对i d 进行IDFT 运算。

同样在接收端，为了恢复出原始的数据符号i d ，可以对k s 进行逆变换，即DFT 得到：210,01ikN j Ni k k d s e i N π--==≤≤-∑OFDM 系统的调制和解调可以分别由IDFT 和DFT 来代替。

通过N 点的IDFT 运算，把频域数据符号i d 变换为时域数据符号k s ,经过射频载波调制之后，发送到无线信道中。

其中每个IDFT 输出的数据符号k s 都是由所有子载波信号经过叠加而生成的，即对连续的多个经过调制的子载波的叠加信号进行抽样得到的。

OFDM基带系统仿真及频谱特性分析

白噪声下OFDM调制解调基带系统仿真一、实验要求1、信噪比 2~14dB，步进2dB2、误码率性能<10-43、仿真分析OFDM信号的功率谱特性二、实验程序流程图和程序本实验中只进行了OFDM基带的系统设计仿真，分别采用了16QAM和QPSK两种方式进行映射和逆映射，OFDM基带系统程序流程图如图1所示：图1 OFDM基带系统程序流程图实验程序：1、QPSK映射程序function [out_message]=QPSK(Sig)[a1,b1]=find(Sig(:,1)==0&Sig(:,2)==0); out_message(a1)=-1-j;[a2,b2]=find(Sig(:,1)==0&Sig(:,2)==1);out_message(a2)=-1+j;[a3,b3]=find(Sig(:,1)==1&Sig(:,2)==0);out_message(a3)=1-j;[a4,b4]=find(Sig(:,1)==1&Sig(:,2)==1);out_message(a4)=1+j;end2、QPSK逆映射程序function [out_symbol,out_bit]=DeQPSK(Sig_noise)m1=find(angle(Sig_noise)<=pi/2&angle(Sig_noise)>0);out_symbol(1,m1)=1+j; out_bit(m1,1)=1; out_bit(m1,2)=1;m2=find(angle(Sig_noise)>pi/2&angle(Sig_noise)<=pi);out_symbol(1,m2)=-1+j; out_bit(m2,1)=0; out_bit(m2,2)=1;m3=find(angle(Sig_noise)>-pi&angle(Sig_noise)<=-pi/2);out_symbol(1,m3)=-1-j; out_bit(m3,1)=0; out_bit(m3,2)=0;m4=find(angle(Sig_noise)>-pi/2&angle(Sig_noise)<=0);out_symbol(1,m4)=1-j; out_bit(m4,1)=1; out_bit(m4,2)=0;end3、复高斯白噪声程序function [sig_noise,snr_dB] = fu_awgn (Sig,SNR,Num_signal)L_SNR = 10.^(SNR/10); % 转换为线性信噪比Eb = sum(abs(Sig).^2)/Num_signal; % 每比特的能量N0 = Eb/L_SNR; % 噪声功率谱密度noise_R1 = randn(1,length(Sig)); % 实际产生均值为0，方差为1的随机高斯序列，功率谱密度是1noise_R2 = noise_R1-mean(noise_R1); % 让均值再更接近0noise_R3 = noise_R2./std(noise_R2); % 标准差归一化让均值等于0 noise_R = noise_R3*sqrt(N0/2); % 使得功率谱密度是N0/2noise_I1 = randn(1,length(Sig)); % 实际产生均值为0，方差为1的随机高斯序列，功率谱密度是1noise_I2 = noise_I1-mean(noise_I1); % 让均值再更接近0noise_I3 = noise_I2./std(noise_I2); % 标准差归一化让均值等于0 noise_I = noise_I3*sqrt(N0/2); % 使得功率谱密度是N0/2x = noise_R + j*noise_I; % 生成复噪声sig_noise = Sig+x; % 此时加入的就是Eb/N0snr=sum(abs(Sig).^2)/sum(abs(x).^2);snr_dB=10*log10(snr); % 实际加入的信噪比SNRend4、主程序（求误比特率曲线）%% OFDM基带系统clear all;close all;clc%% 参数设置N = 256; % fft点数Num_carriers = 256; % 载波数length_symbol =10000; % 符号长度bit_num = Num_carriers*length_symbol*M; % 数据个数Pe_check = [];for SNR = 2:2:14 % 输入信噪比%% 产生基带数据信号Sig= randi([0 1],1,bit_num);%% QPSK调制Sig =reshape(Sig,2,bit_num/2)'; %QPSK映射[out_message]=QPSK(Sig);%% 串并转换Sig__modulation = reshape(out_message,Num_carriers,length_symbol);%% 插值interp_Sig_modulation = [Sig__modulation(1:Num_carriers/2,:);zeros(N-Num_carriers,length_symbol);Sig__modulation(Num_carriers/2+1:Num_carriers,:)]; %% ifftifft_message = ifft(interp_Sig_modulation,N);% 求PSDfft_ps_ifft_message = fftshift(fft(ifft_message,1024));PSD_message =10*log10(abs(fft_ps_ifft_message).^2/max(abs(fft_ps_ifft_message).^2));f1 = (0:length(PSD_message)-1)/length(PSD_message);figure(1)plot(f1,PSD_message);hold on ;plot(0:1/N:1, 0, 'r*');axis([0 1 -400]);xlabel('归一化频率');ylabel('归一化功率');title('OFDM信号功率谱')%% 加入复高斯白噪声Re_message = reshape(ifft_message,1,N*length_symbol);[sig_noise,snr_dB] = fu_awgn (Re_message,SNR,length(Re_message));%% 并串转换ps_sig_noise = reshape(sig_noise,N,length_symbol);fft_Re_message = fft(ps_sig_noise,N);%% 抽值samp_fft_Re_message =[fft_Re_message(1:Num_carriers/2,:);fft_Re_message(Num_carriers/2+1:Num_carriers,:) %% QPSK解调samp_fft_Re_message =reshape(samp_fft_Re_message,1,Num_carriers*length_symbol);[out_symbol,out_bit]=DeQPSK(samp_fft_Re_message); % QPSK逆映射[resum,ratio1]=symerr(Sig,out_bit);Pe = ratio1;Pe_check = [Pe_check,Pe];endSNR = 2:2:14;figuresemilogy(SNR,Pe_check,'-kd');xlabel('信噪比/dB');ylabel('误比特率');axis([2 14 1e-6 1]);5、主程序（绘制功率谱和频谱）%% OFDM基带系统clear all;close all;clc%% 参数设置N = 64; % fft点数Num_carriers = 32; % 载波数length_symbol =100; % 符号长度M = 2;bit_num = Num_carriers*length_symbol*M; % 数据个数%% 产生基带数据信号Sig= randi([0 1],1,bit_num);%% QPSK调制Sig =reshape(Sig,2,bit_num/2)'; %QPSK映射[Sig_modulation]=QPSK(Sig);%% 串并转换Sig_modulation = reshape(Sig_modulation,Num_carriers,length_symbol);%% 插值interp_Sig_modulation_psd = [Sig_modulation(1:Num_carriers/2,:);zeros(N-Num_carriers,length_symbol);Sig_modulation(Num_carriers/2+1:Num_carriers,:)]; %求功率谱插值Sig_modulation = [Sig_modulation';zeros(length_symbol,Num_carriers)];%每隔一个信道插值一个符号长度的0；此时得到的频谱不正交interp_Sig_modulation =reshape(Sig_modulation,length_symbol,2*Num_carriers)';%% ifftifft_message = ifft(interp_Sig_modulation_psd,N);% 求PSDfft_ps_ifft_message = fftshift(fft(ifft_message,1024));PSD_message =10*log10(abs(fft_ps_ifft_message).^2/max(abs(fft_ps_ifft_message).^2));f1 = (0:length(PSD_message)-1)/length(PSD_message);figure(1)plot(f1,PSD_message)hold onplot(0:1/N:1, 0, 'r*')axis([0 1 -40 0]);xlabel('归一化频率');ylabel('归一化功率谱');title('OFDM符号功率谱')%求频谱fft_ps_ifft_message1 = fftshift(interp_Sig_modulation(:,1),2048); %进行了插值fft_ps_ifft_message2 = fftshift(Sig_modulation(:,1),2048); %未进行插值f1 = (0:length(fft_ps_ifft_message1)-1)/length(fft_ps_ifft_message1);f2 = (0:length(fft_ps_ifft_message2)-1)/length(fft_ps_ifft_message2);figure(2)subplot(211)plot(f1,abs(fft_ps_ifft_message1)/max(abs(fft_ps_ifft_message1)));axis([0 1 0 1.2]);xlabel('归一化频率');ylabel('归一化频谱');title('一倍插值后的OFDM符号频谱')subplot(212)plot(f2,abs(fft_ps_ifft_message2)/max(abs(fft_ps_ifft_message2)));axis([0 1 0 1.2]);xlabel('归一化频率');ylabel('归一化频谱');title('未插值的OFDM符号频谱')三、实验结果1、OFDM基带系统误比特曲线Image图2 采用QPSK映射时OFDM基带系统的误比特曲线2、OFDM信号功率谱Image图3 OFDM信号功率谱(64点fft)3、OFDM信号频谱Image图4 OFDM符号的频谱四、总结本实验只进行了OFDM基带调制解调系统的设计仿真，数字信号的映射和逆映射采用的是QPSK调制方式，得到了OFDM基带系统的误比特性能曲线以及OFDM信号的功率谱和OFDM符号的频谱，从得到的仿真结果来看，在信噪比等于14dB的时候系统的误比特率小于10-4 ，符合设计要求。

无线通信原理-基于matlab的ofdm系统设计与仿真

无线通信原理-基于matlab的ofdm系统设计与仿真基于matlab的ofdm系统设计与仿真摘要OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。

其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。

该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。

本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。

重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。

在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK 调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。

整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。

- 1 -第一章 ODMF系统基本原理1.1多载波传输系统多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这样每个子数据流将具有较低的比特速率。

用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。

在单载波系统中，一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到衰落或者干扰的影响。

图1,1中给出了多载波系统的基本结构示意图。

图1-1多载波系统的基本结构多载波传输技术有许多种提法，比如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM)，这3种方法在一般情况下可视为一样，但是在OFDM中，各子载波必须保持相互正交，而在MCM则不一定。

1.2正交频分复用OFDM就是在FDM的原理的基础上，子载波集采用两两正交的正弦或余弦函sinm,tcosn,t数集。

OFDM系统仿真小结

OFDM系统仿真小结OFDM基本系统框图图一OFDM基本系统框图基带OFDM系统仿真步骤：第1步：确定参数。

需要确定的参数有：子信道数para;调制电平数ml;FFT长度fftlen;保护间隔长度gilen;信噪比snr；设每次使用的OFDM符号数为1；第2步：产生数据。

使用rand()函数产生二进制数据，每次产生的数据个数为para*ml;第3步：串并转换。

将每个OFDM符号的串行数据para*ml，分配到para个信道上，每个子信道上ml个数据；第4步：子载波调制。

OFDM采用BPSK,QPSK,16QAM三种调制方式。

按照星座图，将每个子信道上的ml个数据映射到星座图点的复数表示，转换为同向分量ich和正交分量qch。

其实这是一种查表的方法，以16QAM星座图为例，ml=4‘则每个OFDM符号的每个子信道上有4个二进制{d1,d2,d3,d4}‘共有16种取值，对应星座图上的16个点，每个点实部记为ich，虚步记为qch。

为了所有的映射点有相同的平均功率，输出要进行归一化，所以对应BPSK,QPSK,16QAM分别乘以归一化系数，输出的复数序列即为映射后的调制结果。

第5步：IFFT。

对上一步得到的同相分量和正交分量按照（ich+qch*i）进行IFFT运算。

并将得到的复数的实部作为新的ich,虚步作为新的qch..第6步：加入保护间隔。

由IFFT运算后的每个符号的同向分量和正交分量分别转换为串行数据，并将符号尾部gilen长度的数据加到头部，构成循环前缀；第7步：通过信道。

信道为高斯白噪声信道，根据信噪比snr确定待加入白噪声强度n,用n与产生的白噪声序列相乘，然后将得到的白噪声序列与信号信号相加；第8步：去除保护间隔。

分别将每个符号的同相分量和正交分量开头的保护间隔去掉；第9步：FFT。

对每个符号的同相分量和正交分量按照（ich+qch*i）进行FFT运算。

并将得到的复数的实部作为新的ich，虚部作为新的qch；第10步：子载波解调。

OFDM系带系统MATLAB仿真

OFDM各个子载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如BPSK、QPSK、
8PSK、16QAM、64QAM等等，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。
2.2 OFDM优缺点分析
2.2.1 OFDM优点
1）频带利用率高
普通的FDM系统为了分离开各子信道的信号，需要在相邻的信道间设置一定的保护间隔（频带），以便接收端能用带通滤波器分离出相应子信道的信号，造成了频谱资源的浪费。OFDM系统各子信道间不但没有保护频带，而且相邻信道间信号的频谱的主瓣还相互重叠，各子信道信号的频谱在频域上相互正交，各子载波在时域上相互正交，OFDM系统的各子信道信号的分离（解调）是靠这种正交性来完成的。它把不同载波搬移到零频，然后在一个码元周期内积分，其他载波信号由于与所积分的信号正交，因此不会对信息的提取产生影响。另外，OFDM的个子信道上还可以采用多进制调制（如频谱效率很高的QAM），进一步提高了OFDM系统的频谱效率。
%%
%发送
close all;
-3*d-d;-d-d;d-d;3*d-d;-3*d-3*d;-d-3*d;d-3*d;3*d-3*d];
complex_mapping=complex(mapping(:,1),mapping(:,2));
fori=1:length(Rx_serial_complex_symbols);
forj=1:16;
2.2.2 OFDM缺点
1）对频偏和相位噪声比较敏感
2）功率峰值与均值比（PAPR）大，导致射频放大器的功率效率较低
3）负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度
三．OFDM系统模型
IFFT/FFTOFDM系统
图中串行输入数据为经过信道编码后的序列，将该序列转换成包含R个比特的块，每块再分成N个组，每个组对应一个子载波。根据所采用调制方式的不同，每个组包含的比特数可以不同,设第K组的比特数为 ,则有采用16QAM调制方式将这个比特映射成复值符号。

毕业设计(论文)OFDM系统原理及仿真实现

目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (4)第二章OFDM系统的基本介绍 (5)2.1OFDM的基本原理 (5)2.1.1 OFDM的产生和发展 (6)2.1.2 DFT的实现 (7)2.1.3 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 (8)2.1.4 子载波调制与解调 (10)2.2OFDM系统的优缺点 (11)2.3OFDM系统的关键技术 (11)第三章OFDM系统仿真实现 (13)3.1OFDM信号的时域及频域波形 (13)3.2带外功率辐射以及加窗技术 (15)3.3在不同信道环境和系统不同实现方式下的仿真 (18)3.3.1 调制与解调 (18)3.3.2 不同信道环境下的系统仿真实现 (20)3.3.3 系统不同实现方式的仿真实现 (22)第四章OFDM系统的仿真结果及性能分析 (23)4.1不同信道环境下的误码特性 (23)4.2不同系统实现方式下的误码特性 (28)第五章总结 (30)摘要本论文以OFDM系统为基础，介绍了OFDM系统的基本原理，以及使用OFDM技术的优势所在，并且展望了今后的无线移动技术的发展前景。

在简单介绍OFDM原理的同时，着重阐述了OFDM系统在不同信道环境和不同实现方式下的误码性能。

主要包括了OFDM系统在加性白高斯信道，在加性白高斯信道和多径干扰两种不同信道环境下系统的误码性能，其中后者还研究了系统在有保护间隔与无保护间隔的误码性能比较。

在理论分析的基础上，用MATLAB进行仿真，最后做出误码性能的分析和比较。

关键字: 正交频分复用（OFDM），离散傅立叶变换，AWGN，，多径干扰，保护间隔。

ABSTRACTThis paper presents you the basic priciple of OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）and where it excels based on OFDM system , following with the prospective of wireless mobile communication. After a brief introduction to OFDM principle , it mainly focuses on the effect of OFDM system under different channels and with different system realizations on the Binary Error Rate (BER). It mainly includes two kinds of channels: the AWGN channel and the AWGN channel with Rayleigh fading. In the latter, we compare the BER with two different system realizations: one with Guarded Intervals(GI), and the other without (GI).Key Words : OFDM, DFT, AWGN, Rayleigh fading ,GI第一章绪论现代移动通信是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就，而且集中了网络接收和计算机技术的许多成果。

OFDM系统设计与仿真

OFDM系统设计4.1 OFDM帧结构设计和许多数字通信系统一样，在OFDM系统中，被发送的信号也是以帧来组织在一起的。

本文仿真时所采用的结构借鉴了802.11a标准，并对其进行了简化。

每一个OFDM帧由多个OFDM符号组成，对QPSK调制采用每帧6个符号，对16QAM调制采用每帧3个符号。

当FFT长度为64点时，每一个OFDM符号由一组长度等于52的子载波组成，其中48个子载波用来传输数据，4个子载波用来传输导频[35]。

这里不作导频方面考虑，52个子载波均用来传输数据，每个符号的持续时间为Ts。

每个符号由两部分组成：数据部分和保护间隔部分。

传输数据部分的持续时间长度为TU，保护间隔持续时间长度为Tg，这也是本文前面所提到的在OFDM系统中起到很大作用的循环前缀所占的时间段。

OFDM信号包含许多独立调制的载波，所以可以认为每一个OFDM符号是由许多个片组成，每一个符号中的一片可被看作是被调制在相应的子载波上。

OFDM系统参数见表4－1。

4.2系统仿真流程图4－1给出了本次仿真的流程图，为了详细说明数据在OFDM系统中传输的全过程，系统从最原始的模拟信号考虑。

下面按照流程图介绍仿真过程的具体设计。

4.3信源编码这里待传数据为一个模拟信号正弦波，从中均匀取出51个点，然后进行信源编码。

信源编码采用常用的是DPCM编码。

4.3.1 DPCM原理由于语音信号的相邻抽样点之间有一定的幅度关联性，所以可根据以前时刻的样值来预测现时刻的样值，只要传预测值和实际值之差，而不需要每个样值都传输这种方法就是预测编码。

语音信号的样值可分为可预测和不可预测两部分。

可预测部分(相关部分)是由过去的一些权值加权后得到的；不可预测的部分(非相关部分)可看成是预测误差。

这样，在数字通信中就不用直接传送原始话音信号序列，而只传送差值序列。

因为差值序列的信息可以代替原始序列中的有效信息，而差值信号的能量远小于原样值，就可以使量化电平数减少，从而大大地压缩数码率[36]。

OFDM系统设计及基带系统仿真

OFDM原理与应用课程设计OFDM系统设计及基带系统仿真学号：S315080037专业：信息与通信工程学生姓名：段京京任课教师：张薇副教授2016年4月第1章绪论1.1 引言计算机技术、Internet网络的发展与普及改变了人类生活方式，这是人类科技的一次革命性的进步。

随着人们对信息量的需求越来越多，无线移动通信进入了一个快速发展时期。

进入21世纪以来，国内外移动通信技术有着更快速的发展，特别是无线通信网络和Internet的结合，使网络资源发挥了更大的作用，更加促进了Internet的发展和无线移动网络的完善，人们的生活方式更加便捷和多样化，世界发展更快、更加精彩、更加辉煌。

无线移动通信技术迎来了又一次伟大的变革。

其中，正交频分复用（OFDM）技术是其关键技术。

在现代移动通信系统的无线信道中，随着传输数据率的提高，多径衰落和由之引起的码间串扰会严重影响系统性能。

克服这种影响的一种方法是采用信道均衡技术，但是随着数据传输速率的提高，其代价可能变得无法接受。

正交频分复用（OFDM）传输技术提供了让数据以较高的速率在较大延迟的信道上传输的另一种途径。

OFDM技术是一种多载波调制技术，它将串行高速信息数据流变换成为若干路并行低速数据流，每路低速数据流被调制在彼此正交的子载波上构成发送信号。

由于OFDM具有较高的频谱利用率及抗多径干扰能力强的优点，且能够通过IFFT/FFT等高效算法实现，因此目前它已成为应用最为广泛的多载波调制方式。

1.2 OFDM系统的发展上个世纪70年代，Weinstein和Ebert等人应用离散傅里叶变换和快速傅里叶变换创造了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。

正交频分复用是一种特殊的多载波传输方式[1]。

正交频分复用技术应用离散傅里叶变换及反变换解决了产生多个互相正交的子载波和从子载波中恢复原信号的问题。

这就解决了多载波传输系统发送和传输的问题。

应用快速傅里叶变换将大大降低多载波传输系统的复杂度。

OFDM系统设计与仿真共3篇

OFDM系统设计与仿真共3篇OFDM系统设计与仿真1OFDM系统设计与仿真OFDM技术是一种多载波信号传输技术，将整个信道分割成数个互不干扰的子载波，每个子载波都可以进行调制传输数据，使得OFDM技术具有抗多径和高速传输的优点，因此在现代通信系统中得到广泛应用。

本文将介绍OFDM系统的设计和仿真过程。

一、OFDM系统的设计OFDM系统的设计首先需要确定系统的参数，包括子载波数量、调制方式、误码率等。

具体的设计流程如下：1. 确定子载波数量OFDM系统中子载波数量的选择与系统的带宽有关系，可以通过下式计算出子载波数量：N = B/Δf其中，N是子载波数量，B是系统的带宽，Δf是子载波的带宽。

2. 确定调制方式OFDM系统的调制方式有许多种，如BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等。

不同的调制方式可以达到不同的传输速率和误码率，通常选用16QAM和64QAM，可以提高系统的信噪比和传输速率。

3. 确定误码率OFDM系统在传输数据时会受到各种干扰和噪声的影响，因此需要确定合适的误码率。

在一般情况下，当误码率为10^-5时，OFDM系统的性能最优。

二、OFDM系统的仿真OFDM系统的仿真可以通过软件或硬件实现。

其中，软件仿真可以通过Matlab软件实现，硬件实现需要使用FPGA等电路设计工具。

1. Matlab仿真Matlab软件提供了许多工具箱，可以方便地进行OFDM系统的仿真。

例如，可以使用Communications Toolbox进行信道估计、信号变换和误码率分析等，可以使用Simulink进行系统建模和仿真。

下面以Simulink仿真为例，介绍OFDM系统的仿真过程。

首先，将OFDM调制器、仿真信道和OFDM解调器添加到Simulink模型中。

然后，对OFDM信号进行比特随机分配、IFFT和加前缀（保障多径传播），并对信道进行加性白噪声、多径衰减和时间延迟的模拟，最后进行OFDM解调和误码率计算。

OFDM系统设计及基带系统仿真

随着人们对信息量的需求越来越多，无线移动通信进入了一个快速发展时期。

无线移动通信技术迎来了又一次伟大的变革。

其中，正交频分复用（OFDM）技术是其关键技术。

在现代移动通信系统的无线信道中，随着传输数据率的提高，多径衰落和由之引起的码间串扰会严重影响系统性能。

克服这种影响的一种方法是采用信道均衡技术，但是随着数据传输速率的提高，其代价可能变得无法接受。

正交频分复用（OFDM）传输技术提供了让数据以较高的速率在较大延迟的信道上传输的另一种途径。

由于OFDM具有较高的频谱利用率及抗多径干扰能力强的优点，且能够通过IFFT/FFT等高效算法实现，因此目前它已成为应用最为广泛的多载波调制方式。

正交频分复用是一种特殊的多载波传输方式[1]。

正交频分复用技术应用离散傅里叶变换及反变换解决了产生多个互相正交的子载波和从子载波中恢复原信号的问题。

这就解决了多载波传输系统发送和传输的问题。

应用快速傅里叶变换将大大降低多载波传输系统的复杂度。

基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真

基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真OFDM（正交频分复用）是一种高效的调制技术，广泛应用于无线通信系统中。

本文将基于MATLAB对OFDM系统进行设计与仿真，并介绍其主要步骤和关键技术。

首先，我们需要对OFDM系统进行建模。

OFDM系统由发送端和接收端两部分组成。

发送端主要包括数据源、调制器、IFFT以及保护间隔插入器。

接收端主要包括保护间隔删除器、FFT、解调器以及数据恢复。

在发送端，我们首先生成要传输的数据序列。

然后通过调制器将数据转换为带符号的复数序列。

接着，通过将复数序列进行IFFT，将频域数据转换为时间域信号。

在转换过程中，需要注意对数据进行零填充，以确保IFFT输出的结果长度是原始数据长度的整数倍。

最后，通过保护间隔插入器插入保护间隔，以减小信号之间的干扰。

在接收端，我们首先对接收到的信号进行保护间隔删除。

然后，通过FFT将时域信号转换为频域信号。

接着，通过解调器将复数序列转换为二进制数据。

最后，进行数据恢复，解码得到发送方发送的原始数据。

为了验证OFDM系统的性能，我们需要进行信道建模和误码率性能评估。

在信道建模中，我们可以选择多径信道模型，例如Rayleigh信道。

根据信道模型的不同，我们可以添加多径衰落和噪声等效果，从而模拟实际的信道环境。

在误码率性能评估中，我们可以通过比较接收到的数据与发送的原始数据，计算误码率。

在MATLAB中，我们可以使用信号处理工具箱和通信工具箱来实现这些功能。

信号处理工具箱提供了丰富的功能和算法，例如IFFT和FFT，用于信号处理和频谱分析。

通信工具箱则提供了OFDM系统建模和仿真所需的函数和工具，例如调制器、解调器等。

在进行OFDM系统设计与仿真时，我们可以根据不同的场景和需求进行调整和优化。

例如，可以尝试不同的调制方式、不同的子载波数量和间距，以及不同的保护间隔长度。

此外，还可以改变不同参数下的OFDM系统性能，如带宽利用率、误码率等。

总之，基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真是一项重要的研究工作。

基于Matlab的OFDM系统仿真及分析

技 FFT 运算的结果进行整数倍频偏的估计。这些参数估计完成后, 就可以进行数据解调了。先对数据部分进行完整的频偏补偿,然
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

OFDM通信系统仿真设计

OFDM通信系统仿真设计OFDM通信系统是一种基于正交频分复用技术的通信系统，具有有效地抵抗多径衰落、频率选择性衰落和干扰的能力。

本文将从OFDM通信系统的基本原理、系统建模与仿真设计等方面进行介绍，以及对OFDM系统的性能分析和改进方法进行探讨。

1.OFDM通信系统的基本原理OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种将频域划分为多个子载波进行并行传输的技术。

在OFDM系统中，将连续时间信号分为多个频率间隔相等的子载波，每个子载波独立传输数据。

通过在发送端对每个子载波进行调制，并在接收端对各个子载波进行解调和合并，实现高效的并行传输。

2.OFDM系统的模型与仿真设计对于OFDM系统的模型与仿真设计，可以分为以下几个步骤：（1）子载波生成：根据系统带宽和子载波数目，生成相应的子载波，并在时域上进行插值以实现离散信号的连续化。

（2）调制器：对每个子载波进行调制，可以选择不同的调制方式（如BPSK、QPSK、16-QAM等）。

（3）并行传输：将所有调制后的子载波并行传输到发送端，可以通过FFT变换将时域信号转换为频域信号。

（4）信道模型：在信道中加入多径衰落和高斯噪声等干扰。

（5）接收端：接收端进行OFDM解调和IFFT变换，将频域信号转换为时域信号。

（6）误码率性能分析：通过计算误码率等指标，分析OFDM系统的性能。

3.OFDM系统的性能分析对于OFDM系统的性能分析，可以从误码率、带宽效率以及抗多径衰落的能力等方面进行评估。

（1）误码率：通过计算接收信号与原始信号之间的误差比特数，得到OFDM系统的误码率。

可以通过调整调制方式、子载波数量和信噪比等参数进行优化。

（2）带宽效率：带宽效率是指在给定带宽条件下，OFDM系统能够传输的有效数据位数。

可以通过调整子载波数量和调制方式等参数进行优化。

（3）抗多径衰落的能力：OFDM系统通过将信号分为多个子载波并在频域上具有正交性，可以有效地抵抗多径衰落的影响。

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。

OFDM系统的设计与仿真

OFDM系统的设计与仿真摘要：通信作为一种现代科技，也正以其特有的力量加快着人类社会前进的脚步。

近年来，由于宽带系统逐渐地发展，大量通信相关的新颖技术作为热点被许多专家学者研究。

OFDM技术通过正交频分复用使得系统具有频谱利用高、强抗干扰等特点。

在整个系统一些模块的实现中，采用了比如循环前缀，IFFT等技术，使得整个系统一些问题得到了解决。

在本论文里详细介绍了OFDM的一些概况、系统总的思路、系统中一些关键技术的原理以及整个系统的构成和实现。

首先本文首先详细介绍了有关OFDM的研究历史背景与现状，当前这个领域的热点。

然后依次介绍了整个系统的基本的原理、整体框架的结构以及系统采用的一些关键的技术。

基本原理的介绍里，重点对正交频分复用及其的优点、多载波调制的实现与优缺点、信道估计的方法、同步技术与要求进行了描述和分析。

在OFDM系统结构的介绍里，首先描述了整体框架的组成，模块的功能。

然后对模块的实现和技术的选择进行了详细地描述和分析。

本文通过采用16QAM编码进行调制，串并变换和IFFT实现多载波调制，加循环前缀以及加窗等过程实现真各个模块的设计。

在前面对模块采用的技术介绍的基础上，从仿真设计的角度上再对模块进行分析，来确定最佳的参数算法等。

总体来讲本文设计仿真了一个OFDM的系统，分析系统中各个环节在不同情况下的工作情况以及对整个系统性能的影响以及如何对其进行优化。

关键词:多载波调制；OFDM系统仿真；16QAM；信道估计；同步技术中图分类号：TN911Design and Simulation of OFDM SystemAbstract: Modern society is the rapid advance of communication in all aspects of the demand is growing rapidly. All aspects of communications urgent need to develop to keep up with the pace of the times. OFDM technology by orthogonal frequency division multiplexing makes the system spectrum utilization, strong anti-jamming features. In the implementation of some modules of the entire system, such as the cyclic prefix, IFFT technology, making the whole system a number of issues have been resolved. With these advantages of OFDM technology is becoming the core technology of next-generation communications.The first article first details the historical background and current situation of OFDM, this hot. Followed the basic principle of the whole system, the overall framework of the structure and the system uses a number of key technologies. The introduction of the basic principles, focusing on orthogonal frequency division multiplexing and its advantages, the realization of strengths and weaknesses of the multi-carrier modulation, channel estimation, synchronization technology and the requirements of the description and analysis.The introduction of the OFDM system structure, the first describes the overall framework of the composition of the function module. Then the realization of the module and select a detailed description and analysis.This article through the use of 16QAM coded modulation, string and transform and IFFT multi-carrier modulation, plus cyclic prefix and windowing process to achieve true design of each module. First the face of the module using the technology described on the basis of the module from the perspective of the simulation design analysis to determine the best parameters algorithm.Overall, paper design and simulation of an OFDM system, the analysis system in all aspects of the work in different situations, as well as the impact on overall system performance and how to optimize it.Keyword:Multi-carrier modulation; OFDM system simulation; 16QAM; channel estimation; synchronization technologyClassification: TN911目次摘要 (I)目次........................................................... I II 1 绪论.. (1)1.1 引言 (1)1.2 OFDM的历史和应用 (1)2 OFDM系统基本原理 (1)2.1 正交频分复用 (1)2.2 多载波调制 (2)2.3 信道估计 (2)3 OFDM系统设计 (3)3.1 OFDM的总体框架 (3)3.2 16QAM的调制与解调 (3)3.3 逆快速傅里叶变换 (3)3.4 保护间隔与循环前缀 (4)4 OFDM的设计仿真 (4)4.1 16QAM调制 (4)4.2 逆快速傅里叶变换实现调制 (4)4.3 添加循环前缀与后缀和进行加窗 (4)4.4 接收与解调 (5)5 结论 (6)参考文献 (7)1 绪论1.1 引言近年来，由于宽带系统逐渐地发展，大量通信相关的新颖技术作为热点被许多专家学者研究。

毕业设计86基于Matlab的OFDM系统仿真

第1章绪论正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 是一种特殊的多载波方案，它可以被看作一种调制技术，也可以被当作是一种复用技术。

1.1研究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。

目前，3G的通信系统己经进入商用，但是其传输速率最大只有2Mbps，仍然有多个标准，在与互联网融合方面也考虑不多。

这些决定了3G通信系统只是一个对现有移动通信系统速度和能力的提高，而不是一个全球统一的无线宽带多媒体通信系统。

因此，在全世界范围内，人们对宽带通信正在进行着更广泛深入的研究]4[。

正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 是一种特殊的多载波方案，它可以被看作一种调制技术，也可以被当作是一种复用技术。

选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落或窄带干扰。

正交频分复用（OFDM）最早起源于20世纪50年代中期，在60年代就已经形成恶劣使用并行数据传输和频分复用的概念。

1970年1月首次公开发表了有关OFDM的专利。

在传统的并行数据传输系统中，整个信号频段被划分为N个相互不重叠的频率子信道。

移动通信系统OFDM系统仿真与实现(基于MATLAB)

OFDM系统仿真与实现1. OFDM的应用意义在近几年以内，无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展。

由于用户对各种实时多媒体业务需求的增加和互联网技术的迅猛发展，未来的无线通信及技术将会有更高的信息传输速率，为用户提供更大的便利，其网络结构也将发生根本的变化。

随着人们对通信数据化、个人化和移动化的需求，OFDM技术在无线接入领域得到了广泛的应用。

OFDM是一种特殊的多载波传输方案，它将数字调制、数字信号处理、多载波传输技术结合在一起，是目前已知的频谱利用率最高的一种通信系统，具有传输速率快、抗多径干扰能力强的优点。

目前，OFDM 技术在数字音频广播(DAB)、地面数字视频广播(DVB-T)、无线局域网等领域得到广泛应用。

它将是4G移动通信的核心技术之一。

OFDM广泛用于各种数字传输和通信中，如移动无线FM信道，高比特率数字用户线系统(HDSL)，不对称数字用户线系统(ADSL)，甚高比特率数字用户线系统HDSL，数字音频广播(DAB)系统，数字视频广播(DVB)和HDTV地面传播系统。

1999年，IEEE802.11a通过了一个SGHz的无线局域网标准，其中OFDM 调制技术被采用为物理层标准，使得传输速率可以达54MbPs。

这样，可提供25MbPs的无线ATM接口和10MbPs的以太网无线帧结构接口，并支持语音、数据、图像业务。

这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合。

OFDM由于技术的成熟性，被选用为下行标准很快就达成了共识。

而在上行技术的选择上，由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些设备商认为会增加终端的功放成本和功率消耗，限制终端的使用时间，一些则认为可以通过滤波，削峰等方法限制峰均比。

不过，经过讨论后，最后上行还是采用了SC-FDMA方式。

拥有我国自主知识产权的3G标准一一TD-SCDMA在LTE演进计划中也提出了TD-CDM-OFDM的方案B3G/4G是ITU提出的目标，并希望在2010年予以实现。

OFDM的系统仿真与实现

OFDM的系统仿真与实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种用于无线通信的调制技术，将高速数据流分成多个低速子载波进行并行传输，提高了信道利用率和抗干扰能力。

在本文中，将介绍OFDM系统仿真和实现的相关内容。

首先，对于OFDM系统的仿真，可以使用Matlab等仿真软件进行模拟。

仿真过程可以分为以下几个步骤：生成原始信号、进行IFFT变换、添加循环前缀、进行FFT变换、接收端信号处理。

下面将分别详细介绍这些步骤。

首先，生成原始信号。

可以使用随机生成的比特序列作为原始信号。

比特序列可以通过随机生成函数生成，并可以根据系统需求设置比特序列长度和比特率。

然后，进行IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）变换。

IFFT变换将高速频域信号转换为低速时域信号。

在OFDM系统中，将比特序列通过码型映射转换为复数符号，然后通过IFFT变换将复数符号转换为时域信号。

接下来，添加循环前缀。

循环前缀是从IFFT变换输出的时域信号中取一段连续的数据，插入到传输信号的前面。

循环前缀可以解决多径效应引起的符号间干扰问题。

然后，进行FFT（Fast Fourier Transform）变换。

FFT变换将时域信号转换为频域信号。

在OFDM系统中，将添加了循环前缀的时域信号通过FFT变换将其转换为频域信号。

最后，进行接收端信号处理。

接收端信号处理包括频率偏移补偿、信道估计、信号解调等。

频率偏移补偿可以校正发送端和接收端之间的频率误差。

信道估计可以通过接收到的OFDM符号估计信道响应，用于后续的信号解调和解码。

对于OFDM系统的实现，可以分为两个关键部分：发送端和接收端。

在发送端，需要进行数据的调制、IFFT变换、循环前缀添加等操作。

数据调制可以将输入的比特序列转换为复数符号。

IFFT变换将复数符号转换为时域信号。

循环前缀添加可以解决多径效应引起的符号间干扰问题。

毕业设计OFDM系统原理及仿真实现

毕业设计OFDM系统原理及仿真实现摘要
OFDM系统是一种广泛应用于高速无线数据传输的数字通信技术，具有高数据传输率、宽带容量和低误码率的优点。

本文介绍了OFDM系统的原理，包括OFDM信号的产生、OFDM系统结构及其优缺点，以及OFDM系统的常用技术（如信道编码、时间分多址、调制和调制解调）以及其特性分析。

本文的主要目的是基于MATLAB实现OFDM系统的仿真。

首先，通过MATLAB环境建立OFDM系统仿真模型，然后模拟噪声信号对OFDM系统的影响，最后仿真OFDM系统的正确性及通信效率。

仿真结果表明，加入噪声信号后OFDM系统的信号-噪声比下降了，相应的误比特率也上升了；在正确译码的情况下，OFDM系统的效率可达到一定的水平。

结论是，OFDM 是一种具有高带宽和高数据传输速率的信号技术，能有效抑制多径效应的影响，具有较高的容量和低的误码率，因此在高速无线数据传输中得到了广泛应用。

关键词：OFDM，OFDM系统，仿真，MATLAB
1绪论
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统是一种高效的数字信号处理技术，具有高数据传输率、宽带容量和低误码率的优点，已成为当今无线通信领域的一项主流技术。