小波包正交频分复用的性能分析及仿真

目录

摘要............................................... 错误！未定义书签。第1章绪论..................................................... 错误！未定义书签。

1.1 OFDM系统简介 ........................................... 错误！未定义书签。

1.2 OFDM系统的特点......................................... 错误！未定义书签。

1.3 OFDM技术的优缺点 ...................................... 错误！未定义书签。

1.3.1优点 ............................................... 错误！未定义书签。

1.3.2 缺点................................................ 错误！未定义书签。

1.4 小波包多载波调制 ....................................... 错误！未定义书签。

1.5 小波变换 .............................................. - 5 - 第2章WP-OFDM系统原理............................. 错误！未定义书签。

2.1小波包函数的定义和性质................................... 错误！未定义书签。

2.2 WP-OFDM..................................... 错误！未定义书签。第3章WP-OFDM系统性能的分析和仿真................. 错误！未定义书签。

3.1 AWGN信道中WP-OFDM性能分析和仿真........... 错误！未定义书签。

3.2WP-OFDM系统在时间选择性衰落信道中的性能分析和仿真....... 错误！未定义书签。

3.3频带利用率的分析和仿真...................... 错误！未定义书签。

3.4WP-OFDM系统的峰值平均功率比分析与仿真...... 错误！未定义书签。第4章结论与展望...............................................错误！未定义书签。

4.1 最优正交频分复用系统 ....................................错误！未定义书签。

4.2 OFDM技术的发展 .........................................错误！未定义书签。

4.3 OFDM技术的应用现状与前景 ...............................错误！未定义书签。

参考文献....................................................... 错误！未定义书签。

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摘要

正交频分复用(OFDM)已经被认可为一种高效的无线电通信技术，但是也有频偏敏感、频谱利用率不够高等问题。分析了一种新的多载波调制技术，即小波包正交频分复用(WP-OFDM)。本文首先深入分析了WP-OFDM系统的调制和解调原理，然后比较了Wavelet OFDM系统与传统OFDM系统的性能。从理论和实验仿真结果表明了WP-OFDM系统抗干扰能力强、频谱利用率高和峰值平均功率比低。最后讨论了空时／频编码在OFDM系统中的应用。

OFDM在频域把信道分成若干正交子信道，可以有效地抵抗符号间干扰ISI。·关键词：WP-OFDM，小波包，OFDM频谱利用率

第1章绪论

1.1 OFDM系统简介

系统频谱利用率、抗干扰能力和峰均比等性能的提高是未来移动通信系统最为关心的问题。目前，正交频分复用(OFDM)技术被认为是第四代移动通信技术的关键技术之一，已经被认可为一种高效的无线电通信技术。

1.2 OFDM系统特点

OFDM系统具有抗衰落能力强、抗码间干扰能力强、频谱利用率高和数据传输速率快的特点。但是也有频偏敏感、频谱利用率不够高等问题，OFDM系统基于快速傅立叶变换，该变换的缺点是使用了矩形窗，变换后的频谱有相当高的旁瓣，导致频偏敏感容易产生子信道间干扰[1-3]。

OFDM尽管还是一种频分复用(FDM)，但已完全不同于过去的FDM，OFDM 的接收机实际上是通过FFT来实现的一组解调器。它将不同载波搬移至零频，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。OFDM的数据速率也与子载波的数量有关。

OFDM每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择同的调制方式，比如BPSK，QPSK，8PSK，16QAM，64QAM等，以取得频谱利用率和误码率之间最佳平衡为原则，通过选择满足一定误码率的最佳调制方式就可以获得最大频谱效率。无多径信道的频率选择性衰落会导致接收信号功率大幅下降，经常会达到30dB之多，信噪比随之大幅下降。为了提高频谱利用率，应该使用与信噪比相匹配的调制方式。可靠性是通系统正常运行的基本考核指标，所以很多通信系统都倾向于选择BPSK或QPSK调制，以确保信道最坏条件下的信噪比满足要求，但是这两种调制方式的频谱效率很低。OFDM技术使用自适应调制，可以根据信道条件来选择使用不同的调制方式。比如在终端靠近基站时，信条件一般会比较好，调制方式就可以由BPSK(频谱效率1 bit/(s.Hz)转换成16～64QAM(频效率4～6 bit/(s.Hz)，整个系统的频谱利用率就会得到大幅度的改善。自适应调制能够大系统容量，但它要求信号必需包含一定的开销比特，以告知接收端发射信号所应采用的制方式。终端还须定期更新调制信息，这也会增加开销比特。

OFDM还采用了功率控制与自适应调制相协调的工作方式。信道条件好的时候，发射功不变就可以采用高调制方式(如64QAM)，或者在低调制方式(如QPSK)时降低发射功率。如在差的信道上使用较高的调制方式，就会产生很高的误码率，影响系统的可用性。自适应制要求系统必须对信道的性能有及时和准确的了解，OFDM系统可以用导频信号或参考码字测试信道的好坏，发送一个已知数据的码字，测出每条信道的信噪比，根据这个信噪比来定最适合的调制方式。

1.3 OFDM技术的优缺点

1.3.1 优点

a. OFDM是一种有效的处理多径的方式。

b. 对于相对慢的时变信道，可以根据每个子载波的SNR相应的选取各子载波及其调制方式、每个符号的比特数以及分配给各子载波的功率，使总比特率最大，以此提高系统的容量。

c. OFDM的频谱利用率高，频谱效率比串行系统高出近一倍。

d. 具有很强的抗窄带干扰和频率选择性衰落能力。

e. 易于与空时编码、分集、干扰抑制、智能天线等技术相结合，最大限度的提