基 于 OFDM 的 802.11a 系 统

题目基于OFDM 的802.11a 系统学生姓名李阳学号1113014018 所在学院物理与电信工程学院

专业班级电子1101 班

指导教师吴燕

完成地点物理与电信工程学院实验室

2015年 6 月 2 日

摘要 (1)

Abstract (2)

第一章绪论 (3)

1.1 无线通信发展及意义 (3)

1.2 无线通信研究方向 (3)

第二章IEEE802.11a物理层标准介绍 (5)

2.1 OFDM基本原理 (5)

2.2OFDM的帧结构 (5)

2.3OFDM的编程过程 (6)

2.4 802.11a的系统参数 (7)

2.5OFDM的结构框图 (9)

2.6星座映射 (9)

2.7 串并变换和FFT (10)

2.8插入循环前缀 (10)

2.9对于OFDM调制过程的理解 (11)

第三章802.11a仿真平台的搭建 (12)

3.1 仿真模型和链路参数设置 (12)

3.1.1 802.11a链路编解码参数 (12)

3.1.2 插入导频 (13)

3.1.3循环前缀的引入以及时延分析 (13)

3.1.4加前导训练符号 (13)

3.2 编码 (14)

3.2.1 信道编码 (14)

3.2.2 交织 (15)

3.3 子载波的调制与解调 (15)

3.3.1 调制 (15)

3.4 解调 (18)

3.5 基于链路同时使用发射接收分集的性能仿真 (19)

3.6 信道模型 (19)

3.7 信道估计 (19)

第四章总结 (22)

参考文献 (23)

摘要

本文在分析与总结相关文献的基础上，介绍了OFDM(正交频分复用)的基本原理，研究基于IEEE802.11a标准的物理层仿真平台的搭建。IEEE802.11a无线局域网，其物理层采用了正交频分复用技术（OFDM）。同时，本文还分析了标准物理层的关键技术（信道估计技术，同步技术）和基本原理。链路的搭建在着重研究调制解调技术的同时，还侧重研究了同步技术对整个链路的影响，并用仿真工具Matlab对其进行了仿真分析。

全文可分为四个部分：无线通信系统的发展和研究，OFDM系统的基本原理，IEEE802.11a物理层规范，IEEE802.11a仿真平台搭建及链路性能仿真分析。其中仿真链路又分为三个部分：发送端，信道，接收端。得到信道采用单径Rayleigh衰落信道，分别采用QPSK和16-QAM调制时，接收机端采用理想信道估计和利用训练符号进行信道估计时的误比特率性能。

关键词：OFDM; IEEE802.11a；调制解调；单径Rayleigh衰落信道；信道估计；误比特率性能

Abstract

Based on the analysis and summary on the basis of relevant literature, describes the OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) and the basic principles, and discussed one of the key technologies. Research is based on IEEE802.11a standard physical layer simulation platform structures. IEEE802.11a WLAN, the physical layer uses the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology. At the same time, the key techniques of the standard physical layer (channel estimation, synchronization technology) and basic principle are also analyzed.. The link is focused on the study of the modulation and demodulation technology, and the effect of the synchronization technology to the whole link is studied, and the simulation analysis is carried out with the simulation tool Matlab..

Full text can be divided into four parts: the development and research of wireless communication system, the basic principle of OFDM system, IEEE 802.11a physical layer specification, IEEE802.11a simulation platform to build and link performance simulation analysis. The simulation link is divided into three parts: sender, channel, receiver. The channel with single path Rayleigh fading channel, respectively, using QPSK and 16-QAM modulation and the receiver with ideal channel estimation and utilizes the training symbols to estimate the channel bit error rate performance.

Key Words: IEEE802.11a, OFDM, Modulation and demodulation,Single channel Rayleigh fading channel，Channel estimation，Bit error rate performance

第一章绪论

1.1 无线通信发展及意义

目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。

无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WW AN）。

总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WW AN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。

从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术

无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从FDMA到CDMA的巨大发展，目前又有新技术出现，比以CDMA为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”

20世纪90年代, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)开始被欧洲和澳大利亚广泛用于广播信道的宽带数据通信,作为一种高效传输技术备受关注，并已成为第4代移动通信的核心技术点，现以成功运用于非对称数字用户环路ADSL，数字音频广播DAB，高清晰度电视HDTV，高速WLAN和数字视频广播DVB等系统中。多用于军用无线战术网通信、卫星通信链路以及无人高速、大容量的通信链路中。

1.2 无线通信研究方向

现代社会对通信的依赖和要求越来越高，于是设计和开发效率更高的通信系统就成了通信工程界不断追求的目标。通信系统的效率，说到底就是频谱利用率和功率利用率。特别是在无线通信的情况下，对这两个指标的要求往往更高，尤其是频谱利用率。由于空间可用频谱资源是有限的，而无线应用却越来越多，使得无线频谱的使用受到各国政府的严格管理并统一规划。于是，各种各样的具有较高频谱效率的通信技术不断被开发出来。OFDM是目前已知的频谱利用率最高的一种通信系统，它将数字调制、数字信号处理、多载波传输等技术有机结合在一起，使得它在系统的频谱利用率、功率利用率、系统复杂性方面综合起来有很强的竞争力，是支持未来移动通信特别是移动多媒体通信的主要技术之一。

OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。由于使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带。这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上OFDM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，调制到在每个子信

道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。它具有良好的抗IsI和高频谱利用率特性，但是对频率偏差和峰均比(PAPR)非常敏感。因此，基于不同的信道模型，对OFDM系统的同步实现、降低PAPR 一直是研究的核心课题。

由于OFDM的具有的优势，它成为现在的无线局域网的主流技术，而802.11a作为第一个采用该技术的802.11标准，研究它的链路系统的搭建对于研究之后的802.11g和802.11n有着深远的意义。本论文主要是对IEEE802.lla协议的研究，用仿真工具Matlab对此协议进行物理层仿真平台的搭建，并对仿真结果进行分析。

第二章 IEEE802.11a物理层标准介绍

无线网络是无线通信中的一个重要的应用，根据网络范围的大小又可以划分为局域网、城域网和广域网。IEEE为无线网络专门制定了相关的标准，802.11和802.16就属于这方面的标准。其中802.11针对范围更小的无线局域网。

无线局域网（WLAN）对在一个小的范围内（比如办公室内）联入Internet给予了极大的方便，只要你处于支持WLAN的区域，再外加一个无线网卡，就可以轻松地接入网络。特别是对笔记本电脑来说，这种方便更为明显，可以省去再连接网线的困扰，而且移动性能被大大加强了。可以说，正是笔记本电脑上网的问题促进了WLAN的发展，并使得WLAN变成了一个热门的技术。

802.11标准包括802.11a、802.11b、802.11g等等一系列标准，各自采用不同的物理层技术，其中802.11a即采用了OFDM技术。

802.11标准的制定开始于1997年，被设计成为一个支持1M至2Mbps速率的系统。但是这个速率还是不能满足人们的要求。1999年802.11a标准通过，它应用于5GHz的频段，并且最高支持54Mbps的速率。其它这个速率也还不是很高，但是它毕竟把WLAN速率的最高界限提高到了54Mbps。

2.1 OFDM基本原理

OFDM是一种多载波传输技术，N个子载波把整个信道分割成N个子信道，N个子信道并行传输信息。OFDM系统有许多非常引人注目的优点。第一，OFDM具有非常高的频谱利用率。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，但各子信道信号的频谱在频域上是相互正交的，各子载波在时域上是正交的，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。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。第二，实现比较简单。当子信道上采用QAM或MPSK调制方式时，调制过程可以用IFFT完成，解调过程可以用FFT完成，既不用多组振荡源，又不用带通滤波器组分离信号。第三，抗多径干扰能力强，抗衰落能力强。由于一般的OFDM系统均采用循环前缀（Cyclic Prefix，CP）方式，使得它在一定条件下可以完全消除信号的多径传播造成的码间干扰，完全消除多径传播对载波间正交性的破坏，因此OFDM系统具有很好的抗多径干扰能力。

OFDM的子载波把整个信道划分成许多窄信道，尽管整个信道是有可能是极不平坦的衰落信道，但在各子信道上的衰落却是近似平坦的，这使得OFDM系统子信道的均衡特别简单，往往只需一个抽头的均衡器即可。

2.2OFDM的帧结构

IEEE802.11a关于无线局域网的规定中，其物理层汇聚协议（PLCP，Physical Layer Convergence Protocol）采用的是OFDM调制的技术标准。802.11a对OFDM的帧结构作了具体的规定，如图2-1所示，PLCP协议数据单元（PPDU，PLCP Protocol Data Unit）包括OFDM PLCP报头（Header）、PSDU、尾（Tail）比特以及填充（Pad）比特。

图2.1 PPDU帧结构

其中，报头包括速率（Rate）位，保留（Reserved）位、长度（Length）位、奇偶校验（Parity）位、尾比特和业务（Service）位。其中，长度位、速率位、保留位、奇偶校验位、尾比特构成一个OFDM符号，用信号（Signal）段表示。信号段采用的是BPSK调制，1/2的编码速率。业务位16bit、PSDU，再加上6个尾比特，以及填充比特构成数据（Data）区。其中，信号段的速率位以及长度位决定着数据的比特率，进而决定其调制方式，编码速率等一系列参数值。

如图2-2所示，OFDM的前导训练序列（Preamble Training Symbol）包括10个短训练序列（Short Training Symbol）、2个长训练序列（Long Training Symbol）。前导训练序列用来做系统的同步、信道估计、频偏估计、自适应控制（ACC）等。前导训练序列后面是Signal段，再后面是Data区。

图2.2 OFDM的符号结构

2.3OFDM的编程过程

802.11a对物理层的PPDU编码过程给出了详细的规定，编码过程包括以下步骤：

(1) 产生PLCP序列。此序列由10个重复的短训练符序列和2个重复的加保护间隔（GI）的长训练符序列构成。10个短训练序列用来进行收端的自动增益集中控制、分集选择、定时捕获以及完

成频率的粗同步。长训练序列的作用是在接收端进行信道估计以及进行系统的细同步。

(2) 根据发端的速率位、长度位和业务位，在添加适当的比特得到PLCP头。PLCP中的Rate 和Length经过1/2速率的卷积编码，映射成一个单独的BPSK编码的OFDM符号，这与Signal符号的产生类似。为了能及时地检测到Rate和Length，采取在PLCP头插入6个‘0’。由Signal得到一个OFDM符号要经过同样的过程：卷积编码、交织、BPSK调制、插入导频、傅立叶变换，最后是加适当的保护间隔使数据速率达到6Mbit/s。Signal部分不需要扰码。

(3) 根据发端的Rate，计算每个OFDM符号所包含的数据比特数（记为NDBPS）。编码速率（R），每个OFDM子载波中的比特数（NBPSC），以及每个OFDM符号中经过编码的比特数（NCBPS）。

(4) 在业务域(SERVICE)后加入PSDU。并在尾部补‘0’比特使数据段的长度达到NDBPS的整数倍。调整过后的比特流形成包中Data部分。

(5) 用非零初值产生的伪随机序列形成扰码，然后与调整后的信息比特做异或逻辑运算。

(6) 用6个未经过扰码的‘0’比特替换6个经过扰码后的‘0’比特（这些比特能使接收端的卷积码解码器回到零状态，而它们解码后只作为尾比特）。

(7) 接下来对数据进行1/2速率的卷积编码，然后再根据编码速率的需要进行打孔(Puncture)。

(8) 将编码输出的数据以NCBPS为长度单位分成若干组，对每一组进行交织(Interleaving)处理。

(9) 编码，交织完成后输出的数据流以NCBPS为长度单位分成若干组，再选择合适的调制方法，如BPSK或者QAM等进行调制。

(10) 将调制后的复数信号按48为单位分成若干组，每一组可以形成一个OFDM符号。一组中的符号映射到编号为-26~-22、-20~-8、-6~-1、1~6、8~20、22~26的OFDM子载波上。编号为-21、-7、7、21的子载波用来插入导频。代表中心频率的0号子载波可以忽略，所以置为零。

(11) 导频插入编号为-21、-7、7和21的4个子载波中，总的子载波是52。

(12) 每一组从编号为-26~26的子载波经过逆傅立叶变换转为时域信号。对逆傅立叶变换后的波形加循环前缀形成GI，并采用时间截短的方法对每一个周期的OFDM符号的波形范围进行加窗处理(Windowing)。

(13) 以含有Rate和Length信息的Signal开始的OFDM符号流一个接一个地进入信道传输。

(14) 根据理想信道的中心频率，将复基带波形上变频到RF频率上。

2.4 802.11a的系统参数

表2.1为802.11a中规定的系统主要参数[1]。

表2.1 OFDM系统的主要参数

在OFDM的帧结构中，Signal中的Rate决定了系统的比特速率，进而决定了调制方式等一系列参数。表2.2为由Rate决定的参数。

表2.2 Rate决定的参数

2.5OFDM的结构框图

根据OFDM的原理，可以画出大致的结构框图。基本上，各种介绍OFDM的书籍中都会有类似的结构图。如下图所示。

图2.3OFDM发射端结构框图

接收端的框图与发射端的类似，只是进行的过程相反而已。经过编码的数据会依次进行星座映射，FFT变换，插入循环前缀后再采用无线数字通信的方式发射出去。其中OFDM调制的部分包括星座映射，FFT变换，插入循环前缀这三个步骤。下面依次进行介绍。

2.6星座映射

星座映射是指将输入的串行数据，先做一次调制，再经由FFT分布到各个子信道上去。调制的方式可以有许多种，包括BPSK、QPSK、QAM等。下图示意了采用QPSK调制的星座图。

图2.4 星座映射的过程

OFDM中的星座映射，其实只是一个数值代换的过程。比如输入为“00”，输出就是“-1+1i”。它为原来单一的串行数据引入了虚部，使其变成了复数。这样一方面可以进行复数的FFT变换，另外，进行星座映射后，为原来的数据引入了冗余度。因为从原来的一串数，现在变成了由实部和虚部组成的两串数。引入冗余度的意义在于以牺牲效率的方式降低误码率。通过牺牲效率来换取可靠性在通信上是一种非常经典的思想。

2.7 串并变换和FFT

在星座映射之后，下面进行的是串并变换，将串行数变为并行，主要是为了便于做傅立叶变换。串并变换之后进行傅立叶变换，在发射端是反变换（IFFT），在接收端是下变换（FFT）。最后再通过并串变换变为串行数据。

其实串并变换和并串变换都是为了FFT服务的。如果把它们三个看作一个整体的话，那么相当于输入和输出都是串行的数据。假设是64点FFT的话，那么一次输入64个串行数据，再输出64个串行数据。

这样做是为什么呢？分析FFT的意义，虽然它的输入和输出都是64个数，但是对于输入的64个数来说，它们互相之间是没有关系的。而输出就不同了，经过了FFT变换，输出的64个数相互之间有了一定的关联。

在理论上说，就是用输入的数据来调制相互正交的子载波。从直观上来看，64个数之间产生了互相间的关联，如果有一个数据在传输中发生错误的话，就会影响其它的数据。这就是采用FFT所起到的作用，也是OFDM技术的精髓所在。

2.8插入循环前缀

OFDM调制中还有一个必不可少的步骤是插入循环前缀。尽管OFDM通过串并变换已经将数据分散到了n个子载波，速率已经降低到了n分之一，但是为了最大限度地消除符号间的干扰（ISI），还需要在每个OFDM符号之间插入保护前缀，这样做可以更好地对抗多径效率产生的时间延迟的影响。

有意思的是，与FDM中的使用频率保护间隔类似，对于OFDM这样的频率使用率高的系统来说，需要在时域上插入保护间隔。如果对时域和频域相互关系理解较为深刻的话，也许可以找出其中的内在联系。插入循环前缀本身非常简单，就是把每个OFDM符号的最后一部分提到符号前，使整个符号加长即可。如下图所示。

图2.5 插入循环前缀

2.9对于OFDM调制过程的理解

通过上面对于OFDM调制过程三个步骤原理的描述，已经作了一个初步的介绍。下面再回到OFDM发射端的图，写一写我自己对于OFDM调制过程的理解。如果把OFDM技术发射端的结构图分成两部分：一部分是OFDM数字调制部分；另一部分是无线发射部分。前一部分是数字处理的部分，后一部分是发射模拟波形信号的部分。如图所示。

图2.6 OFDM发射端组成图

在数字通信中，除了D/A变换和无线发射信号以后，在空间中传播的是模拟信号，在发射机的系统中，也就是上图所示的OFDM调制部分，始终都是在传输数字的信号。调制的过程，其实就是在做一个数字处理的工作。输入一串数据，经过数值上的代换后变成另一串数据输出。整个调制的过程可以看作一个函数：y=f(x)。x是输入的串行数据，f代表调制的过程，y代表输出的数据。所以如果不考虑那些复杂的理论，那么在OFDM的物理层上的所有工作都是按照一定步骤不断地做函数变换，设计OFDM物理层硬件的过程也就是实现OFDM函数变换的过程。

具体来看，星座映射是将比特流在数值上变换为以星座表示的规范的数值，FFT是将一串数变成另一串相互间有关联的数，而循环前缀的插入进一步引入了冗余度，使数据扩展得更长。

从这个角度上来说，OFDM技术也可以看成是一种编码技术。它将一般数值的比特流进行OFDM编码后传输。和未经过OFDM编码的数据相比，假定以相同的速率传输，以OFDM编码的数据在传输的过程中具有频带利用率高，可以对抗多径效应等等的优点，而且误码率也更小。

第三章 802.11a仿真平台的搭建

3.1 仿真模型和链路参数设置

仿真链路分为三个模块：发送端，信道，接收端。具体链路链接如图所示：

图3.1 802.11a链路仿真图

3.1.1 802.11a链路编解码参数

FFT_size=64; %FFT长度

Num_sub=52; %占用子载波数目,取偶数

CP_size=floor(FFT_size/4); %循环前缀长度，须取非负整数

Num_symbol=14; %每帧包含OFDM符号数目,不包括2个前导序列符号Sub_spacing=25000; %子载波间隔，单位Hz

Sample_time=1/(FFT_size*Sub_spacing); %采样时间间隔，单位s

Code_type=0; %编码方式0-->NSC卷积码,1-->RSC卷积码

G_coder=[1 1 0 1; 1 0 0 1]; %卷积码生成多项式

mg=size(G_coder,2)-1; %寄存器数目

decoder_type=0; %译码方式，0~4

调制符号映射到64点离散傅立叶逆变换(IDFT)的子载波上，从而形成一个OFDM 符号，注意由于带宽的限制，只有48个子载波可用于调制，4个子载波预留给导频用，剩下的12个子载波没有使用，用0来填充。短训练序列用于对时间及频率误差的粗略的和精确的估计，长训练序列用来估计信道脉冲响应或信道状态信息。

3.1.2 插入导频

在链路中，导频插入到4个子载波上，即前面所说的载波[12 26 40 54]，载波是经过BPSK 调制的伪随机序列，这样做是为了能够防止频谱偏移以及加强自相关检测的性能。导频插入之前，先将复数符号的序列以48为单位分成若干组，由于交织前插入比特的处理，接收到的复数数目为48的整数倍。

3.1.3循环前缀的引入以及时延分析

循环前缀是OFDM 系统的一个重要特色，它的基本思想是通过引入循环前缀从而形成保护间隔（GI ），从而有效的对抗由于多径时延带来的ISI 和ICI ，方法是在时域内把OFDM 符号的后面部分插入到该符号的开始部分，形成循环前缀。保护间隔的长度

g T 应该大于多径时延扩展的最大值。即

在接收端抽样开始的时刻X T 应该满足下式： max τ

其中max τ是最大多径时延扩展，当抽样满足该式时，由于前一个符号的干扰只会存在于[0，max τ]，所以不会产生ISI 。同时，由于OFDM 延时副本内所包含的子载波的周期个数也为整数，时延信号就不会在解调过程中产生ICI 。

3.1.4加前导训练符号

从1到10为短训练符号，同为16取样长度。C12为32取样的循环前缀以保证第二部分长训练符号1，2不受短训练符号间干扰的影响。长训练符号为64取样的长OFDM 符号。

图3.2 802.11aPLCP 前导

第一部分用于同步（信号检测、AGC 、分集选择、频偏估计和捕获定时），而第二部分用于信道估

计。PLCP前导，包括10个短序列和2个长序列。

3.2 编码

3.2.1 信道编码

3.2.1.1 卷积编码

OFDM系统中采用的是前向纠错法中的卷积编码。卷积码是目前最为广泛应用的信道编码，IEEE802.11a标准就是采用（2，1，7）卷积码。码率为1/2，可以结合打孔来获得其他码率的编码。

卷积码是一种非分组码，编码器在任何一段时间内产生的n个码元，不仅决定于这段时间内的k个

N 段规定时间内的信息位，这时监督位监督着这N段时间内的信息。信息位，而且还取决于前1

这N段时间内的码元数目nN称为卷积码的约束长度。

在OFDM系统中，只对Data部分进行卷积编码，Data中包括Service、PSDU、尾比特以及插入比特，分别按照要求的速率R=1/2、2/3或3/4来进行卷积编码。卷积编码分为上下两路，两路采用的生成多项式分别为：g0=133(8),g1=171(8),即用八进制表示。对应的编码器如图3.3所示：

图3.3 卷积编码器

3.2.1.2 Viterbi译码

一般说来，卷积编码的译码有两种方式：一种是代数解码，它利用编码本身的代数结构进行解码，不考虑信道的统计特性；一种是概率解码，这种解码方法在计算时要用到信道的统计特性。Viterbi 译码属于概率解码，它的基本思想是最大似然算法：把接收到的序列与所有可能的发送序列进行比较，选择一种距离最小的序列作为发送序列。采用硬判决或者软判决解调可以很容易实现Viterbi 算法。但在本链路中，Viterbi译码采用的是软判决，这是因为这种方法所获得的性能提高不需要浪

费任何通信资源。

3.2.2 交织

交织主要是为了防止在传输过程中，发生用户信息比特丢失的情况时，不至于丢失某一个用户所有的信息，而只是会丢失若干个用户的信息，根据剩下的信息比特依然可以恢复原始信息，也就是将丢失的比特分散，从而达到降低误码率的目的。如果系统在一个纯粹的AWGN 环境下运行，就不需要交织，这是因为通过重新分配位的方法是无法改变误码分布的。而802.11a 系统通常假定运行于慢衰落信道，故可以交织。

3.3 子载波的调制与解调

3.3.1 调制

对于OFDM 系统来说，只能采用幅移键控（ASK ），相移键控（PSK ）的调制方法，这是因为子载波是频率正交，并且携带独立的信息，调制子载波频率会破坏这些子载波的正交特性。802.11a 的四种调制方式为：BPSK 、QPSK 、16-QAM 、64-QAM 。

这里我们设计调制器主要问题是采用什么样的星座图，星座图上的点是以单个符号（symbol ）在传输，所采用的星座图关系到一个通信系统的许多重要特性，比如比特误码率（BER ）、功率峰值与平均值的比率(PAPR)和RF 频谱形状。最小距离（

min d ）是它的一个重要参数，它是指星座图中任意两个点之间的最小距离，因此min d 决定了噪声的最小量。需要由该最小噪声来生成判决差错，

式（4.5）定义的Q 函数用于计算一个星座图实际的BER 或

b P ，Q 函数的值等于服从零均值、单位方差的正态分布的随机变量的概率密度函数（PDF ）尾部的面积。

22()0

t x Q x e dt x ∞

-=≥? （3.2）

b P 是每比特能量与噪声的比值0b E N 或者信号能量与噪声的比值0s

E N 的函数，这里S

b E kE =.在星座图中b P 与Q 函数的关系一般形式如式（3.3）所示。 b b E P Q N ?????? （3.3）

参数越大，Q 函数的值就越小，所以式（3.3）显示较大的的0b E N 值对应更好的性能。对于相同的0

b

E N 值，不同的星座图有不同的min d ，对于给定0b

E N ，具有最大的值min d 的星座图具有最好的性能。

最小距离的大小取决于多个因素：星座中点的个数M ，平均功率ave P 和星座的形状，其中最重要的

是星座点的个数，它是由每传输一个符号所对应的比特个数k 来决定的：2k M =。影响min d 的另

一个重要的因素是星座图的形状，设计星座形状有两个主要的目标，首先是保证传输信号幅度恒定不变，第一个目标是尽量改善min d 。即对于给定的ave P ,在放置这此点时要使得min d 最大。

3.3.2.1正交相移键控（QPSK ）

相移键控（PSK ）调制是通过改变载波的相位来传输信息的，而载波的幅度保持不变，因此PSK 调制又叫做等幅调制。式(4.9)表示的是PSK 信号的载波波形，调制是对k φ项进行的。

()cos()c k s t w t φ=+ （3.4）

表3.1 PSK 调制的距离特征

对于BPSK 和QPSK ，可以精确地导出PSK 调制的符号差错率，而对于QPSK ，s P 表达式要比BPSK 复杂，如式（3.5）：

1212s P Q Q ??=-??????

（3.5）

QPSK 的格雷码映射为：00 、01、11、10，其星座调制图如图3.4：

图3.4 QPSK 调制星座图

3.3.2.2 正交幅度调制（QAM ）

正交幅度调制（QAM ）是要改变载波的幅度和相位，因为它是ASK 和PSK 的组合。式（3.6）表示了称为IQ 的QAM 信号，是I 和Q 载波的调制。QAM 还可以用式（4.12）来描述，表示在QAM 中是如何结合幅度和相位调制的。

()cos()sin()k c k c s t I w t Q w t =- （3.6）

cos()k c k A w t φ=+ （3.7）

式（3.7）中的幅度和相位项可从式（3.8）和式（3.9）中计算得到。

k A = （3.8）

1tan k k k Q I φ-??=

??? （3.9）

如图3.5是16-QAM 的星座调制图：

基于matlab实现OFDM的编码.

clc; clear all; close all; fprintf('OFDM系统仿真\n'); carrier_count=input('输入系统仿真的子载波数: \n');%子载波数128,64,32,16 symbols_per_carrier=30;%每子载波含符号数 bits_per_symbol=4;%每符号含比特数,16QAM调制 IFFT_bin_length=1024;%FFT点数 PrefixRatio=1/4;%保护间隔与OFDM数据的比例1/6~1/4 GI=PrefixRatio*IFFT_bin_length ;%每一个OFDM符号添加的循环前缀长度为1/4*IFFT_bin_length ,即256 beta=1/32;%窗函数滚降系数 GIP=beta*(IFFT_bin_length+GI);%循环后缀的长度40 SNR=10; %信噪比dB %================信号产生=================================== baseband_out_length=carrier_count*symbols_per_carrier*bits_per_symbol;%所输入的比特数目 carriers=(1:carrier_count)+(floor(IFFT_bin_length/4)-floor(carrier_count/2));%共轭对称子载波映射复数数据对应的IFFT点坐标 conjugate_carriers = IFFT_bin_length - carriers + 2;%共轭对称子载波映射共轭复数对应的IFFT点坐标 rand( 'twister',0); %每次产生不相同得伪随机序列 baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length));%产生待调制的二进制比特流figure(1); stem(baseband_out(1:50)); title('二进制比特流') axis([0, 50, 0, 1]); %==============16QAM调制==================================== complex_carrier_matrix=qam16(baseband_out);%列向量 complex_carrier_matrix=reshape(complex_carrier_matrix',carrier_count,symbols_per

信号与系统仿真实验报告

信号与系统仿真实验报告1．实验目的 了解MATLAB的基本使用方法和编程技术，以及Simulink平台的建模与动态仿真方法，进一步加深对课程内容的理解。 2．实验项目 信号的分解与合成，观察Gibbs现象。 信号与系统的时域分析，即卷积分、卷积和的运算与仿真。 信号的频谱分析，观察信号的频谱波形。 系统函数的形式转换。 用Simulink平台对系统进行建模和动态仿真。 3．实验内容及结果 3.1以周期为T，脉冲宽度为2T1的周期性矩形脉冲为例研究Gibbs现象。 已知周期方波信号的相关参数为：x(t)=∑ak*exp(jkω),ω=2*π/T,a0=2*T1/T,ak=sin(kωT1)/kπ。画出x(t)的波形图（分别取m=1,3,7,19,79,T=4T1）,观察Gibbs现象。 m=1; T1=4; T=4*T1;k=-m:m; w0=2*pi/T; a0=2*T1/T; ak=sin(k*w0*T1)./(k*pi); ak(m+1)=a0; t=0:0.1:40; x=ak*exp(j*k'*w0*t); plot(t,real(x)); 3.2求卷积并画图 (1)已知：x1(t)=u(t-1)-u(t-2), x2(t)=u(t-2)-u(t-3)求：y(t)=x1(t)*x2(t)并画出其波形。 t1=1:0.01:2; f1=ones(size(t1)); f1(1)=0; f1(101)=0; t2=2:0.01:3; f2=ones(size(t2)); f2(1)=0; f2(101)=0; c=conv(f1,f2)/100;

t3=3:0.01:5; subplot(311); plot(t1,f1);axis([0 6 0 2]); subplot(312); plot(t2,f2);axis([0 6 0 2]); subplot(313); plot(t3,c);axis([0 6 0 2]); (2）已知某离散系统的输入和冲击响应分别为：x[n]=[1,4,3,5,1,2,3,5], h[n]=[4,2,4,0,4,2].求系 统的零状态响应，并绘制系统的响应图。 x=[1 4 3 5 1 2 3 5]; nx=-4:3; h=[4 2 4 0 4 2]; nh=-3:2; y=conv(x,h); ny1=nx(1)+nh(1); ny2=nx(length(nx))+nh(length(nh)); ny=[ny1:ny2]; subplot(311); stem(nx,x); axis([-5 4 0 6]); ylabel('输入') subplot(312); stem(nh,h); axis([-4 3 0 5]); ylabel('冲击效应') subplot(313); stem(ny,y); axis([-9 7 0 70]); ylabel('输出'); xlabel('n'); 3.3 求频谱并画图 (1) 门函数脉冲信号x1(t)=u(t+0.5)-u(t-0.5) N=128;T=1; t=linspace(-T,T,N); x=(t>=-0.5)-(t>=0.5); dt=t(2)-t(1); f=1/dt; X=fft(x); F=X(1:N/2+1); f=f*(0:N/2)/N; plot(f,F)

OFDM技术仿真(MATLAB代码)

第一章绪论 1.1简述 OFDM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，Multi-Carrier Modulation）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干扰，还大大提高了频谱利用率。 符号间干扰是多径衰落信道宽带传输的主要问题，多载波调制技术包括正交频分复用(OFDM)是解决这一难题中最具前景的方法和技术。利用OFDM技术和IFFT方式的数字实现更适宜于多径影响较为显著的环境，如高速WLAN 和数字视频广播DVB等。OFDM作为一种高效传输技术备受关注，并已成为第4代移动通信的核心技术。如果进行OFDM系统的研究，建立一个完整的OFDM 系统是必要的。本文在简要介绍了OFDM 基本原理后，基于MATLAB构建了一个完整的OFDM动态仿真系统。 1.2 OFDM基本原理概述 1.2.1 OFDM的产生和发展 OFDM的思想早在20世纪60年代就已经提出，由于使用模拟滤波器实现起来的系统复杂度较高，所以一直没有发展起来。在20世纪70年代，提出用离散傅里叶变换（DFT）实现多载波调制，为OFDM的实用化奠定了理论基础；从此以后，OFDM在移动通信中的应用得到了迅猛的发展。 OFDM系统收发机的典型框图如图1.1所示，发送端将被传输的数字信号转换成子载波幅度和相位的映射，并进行离散傅里叶变换（IDFT）将数据的频谱表达式变换到时域上。IFFT变换与IDFT变换的作用相同，只是有更高的计算效

生产系统建模与及仿真实验报告

生产系统建模与及仿真 实验报告 实验一Witness仿真软件认识 一、实验目的 1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法； 2、学习生产系统的建模与仿真方法。 二、实验内容 学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法 三、实验报告要求 1、写出实验目的: 2、写出简要实验步骤； 四、主要仪器、设备 1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求） 2、Witness工业物流仿真软件。 五、实验计划与安排 计划学时4学时 六、实验方法及步骤 实验目的： 1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。 2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。 实验步骤： Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局

优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。 ◆Witness的安装与启动： ?安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。 ?安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序； ⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。 ?启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。 ◆Witness2004的用户界面： ?系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示： 主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。这里重点提示元素选择窗口、用户元素窗口以及系统布局区。 ?元素列表窗口：共有五项内容，分类显示模型中已经建立和可以定义的模型元素。Simulation中显示当前建立的模型中的所有元素列表；Designer中显示当前Designer Elements中的所有元素列表；System中显示系默认的特殊地点；Type中

OFDM系统设计及其Matlab实现

课程设计 。 课程设计名称：嵌入式系统课程设计 专业班级： 07级电信1-1 学生姓名：__王红__________ 学号：_____107_____ 指导教师：李国平，陈涛，金广峰，韩琳 课程设计时间：— |

1 需求分析 运用模拟角度调制系统的分析进行频分复用通信系统设计。从OFDM系统的实现模型可以看出，输入已经过调制的复信号经过串／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／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／串变换后还原出输入符号 2 概要设计 1.简述OFDM通信系统的基本原理 2.简述OFDM的调制和解调方法 3.概述OFDM系统的优点和缺点 4.基于MATLAB的OFDM系统的实现代码和波形 ： 3 运行环境 硬件：Windows XP 软件:MATLAB 4 详细设计 OFDM基本原理 一个完整的OFDM系统原理如图1所示。OFDM的基本思想是将串行数据，并行地调制在多个正交的子载波上，这样可以降低每个子载波的码元速率，增大码元的符号周期，提高系统的抗衰落和干扰能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以非常适合移动场合中的高速传输。

在发送端，输入的高比特流通过调制映射产生调制信号，经过串并转换变成N条并行的低速子数据流，每N个并行数据构成一个OFDM符号。插入导频信号后经快速傅里叶反变换(IFFT)对每个OFDM符号的N个数据进行调制，变成时域信号为： [ 式 式1中：m为频域上的离散点；n为时域上的离散点；N为载波数目。为了在接收端有效抑制码间干扰(InterSymbol Interference，ISI)，通常要在每一时域OFDM符号前加上保护间隔(Guard Interval，GI)。加保护间隔后的信号可表示为式，最后信号经并／串变换及D／A转换，由发送天线发送出去。 式 接收端将接收的信号进行处理，完成定时同步和载波同步。经A／D转换，串并转换后的信号可表示为：

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

仿真实验报告经典案例概述

XXXXX 实验报告 学院（部）XX学院 课程名称生产系统仿真实验 学生姓名 学号 专业 2012年9月10日

《生产系统仿真》实验报告 年月日 学院年级、专业、班实验时间9月10日成绩 课程名称生产系统仿真 实训项目 名称 系统仿真软件的基础应 用 指导 教师 一、实验目的 通过对Flesim软件进一步的学习，建立模型，运用Flesim软件仿真该系统，观察并分析运行结果，找出所建模型的问题并进行改进，再次运行循环往复，直到找出构建该系统更为合理的模型。 二、实验内容 １、建立生产模型。 该模型生产三种产品，产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布；暂存器的最大容量为25个；检测器的检测时间服从均值为30的指数分布，预制时间为10s；传送带的传送速率为1m/s，带上可容纳的最大货件数为10个。 ２、运行生产模型。 ３、对运行结果进行分析，提出改进方案在运行，直到找到更为合理的模型。 三、实验报告主要内容 １、根据已有数据建立生产模型。 将生产系统中所需实体按组装流程进行有序的排列，并进行连接如图１所示

图1 ２、分别对发生器、暂存器、检验台和传送带进行参数设置。 （１）发生器的产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布。如图2所示。 （２）暂存器的最大容量设置为25件。如图3所示。 （3）设置检验台的检测时间服从均值为30s的指数分布，预制时间为10s.如图4所示。 （4）传送带的传送速率为1m/s，最大容量为10件。如图5所示 图2 图3 图4 图5 3、对发生器及暂存器进一步设置。 （1）发生器在生成产品时设置三种不同类型的产品，通过颜色区分。如图6所示。 （2）暂存器在输出端口通过设置特定函数以使不同颜色的产品在不同的检验台检验。如图7所示。

用MATLAB实现OFDM仿真分析

3.1 计算机仿真 仿真实验是掌握系统性能的一种手段。它通过对仿真模型的实验结果来确定实际系统的性能。从而为新系统的建立或系统的改进提供可靠的参考。通过仿真，可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈。优化系统的整体性能，衡量方案的可行性。从中选择最后合理的系统配置和参数配置。然后再应用于实际系统中。因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。 3.1.1 仿真平台 ●硬件 CPU：Pentium III 600MHz 内存：128M SDRAM ●软件 操作系统：Microsoft Windows2000 版本5.0 仿真软件：The Math Works Inc. Matlab 版本6.5 包括MATLAB 6.5的M文件仿真系统。 Matlab是一种强大的工程计算软件。目前最新的6.x版本 (windows环境)是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其工具箱中包括:数值分析、矩阵运算、通信、数字信号处理、建模和系统控制等应用工具程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。Matlab的特点是编程效率高，用户使用方便，扩充能力强，语句简单，内涵丰富，高效方便的矩阵和数组运算，方便的绘图功能。 3.1.2 基于MATLAB的OFDM系统仿真链路 根据OFDM 基本原理，本文给出利用MATLAB编写OFDM系统的仿真链路流程。串行数据经串并变换后进行QDPSK数字调制，调制后的复信号通过N点IFFT变换，完成多载波调制，使信号能够在N个子载波上并行传输，中间插入10训练序列符号用于信道估计，加入循环前缀后经并串转换、D /A后进入信道,接收端经过N点FFT变换后进行信道估计，将QDPSK解调后的数据并串变换后得到原始信息比特。 本文采用MATLAB语言编写M文件来实现上述系统。M文件包括脚本M文件和函数M文件，M文件的强大功能为MATLAB的可扩展性提供了基础和保障,使MATLAB能不断完善和壮大，成为一个开放的、功能强大的实用工具。M文件通过input命令可以轻松实现用户和程序的交互，通过循环向量化、数组维数预定义等提高M文件执行速度，优化内存管理，此外，还可以通过类似C++语言的面向对象编程方法等等。

系统仿真实验报告

中南大学系统仿真实验报告 指导老师胡杨 实验者 学号 专业班级 实验日期 2014.6.4 学院信息科学与工程学院

目录 实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 (3) 实验二MATLAB绘图命令 (7) 实验三MATLAB程序设计 (9) 实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用 (13) 实验五MATLAB在控制系统分析中的应用 (17) 实验六连续系统数字仿真的基本算法 (30)

实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 一、实验任务 1．了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2．熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 二、基本命令训练 1．eye(m) m=3; eye(m) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2．ones(n)、ones(m,n) n=1;m=2; ones(n) ones(m,n) ans = 1 ans = 1 1

3．zeros(m,n) m=1,n=2; zeros(m,n) m = 1 ans = 0 0 4．rand(m,n) m=1;n=2; rand(m,n) ans = 0.8147 0.9058 5．diag(v) v=[1 2 3]; diag(v) ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3 6．A\B 、A/B、inv(A)*B 、B*inv(A) A=[1 2;3 4];B=[5 6;7 8]; a=A\B b=A/B c=inv(A)*B d=B*inv(A) a = -3 -4 4 5 b = 3.0000 -2.0000 2.0000 -1.0000

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。

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数集。函数集{t n ωcos }， {t m ωsin } (n,m=0,1,2…)的正交性是指在区间(T t t +00,)内有正弦函数同理：)0()()(2/0cos *cos 00===≠?? ???=? +m n m n m n T T tdt m t n T t t ωω 其中ωπ2=T （1-1）

物流系统flexsim仿真实验报告

广东外语外贸大学 物流系统仿真实验 通达企业立体仓库实验报告 指导教师：翟晓燕教授专业：物流管理1101 姓名：李春立 20110402088 吴可为 201104020117 陈诗涵 201104020119 丘汇峰 201104020115

目录 一、企业简介 (2) 二、通达企业立体仓库模型仿真 (2) 1................................ 模型描述：2 2................................ 模型数据：3 3.............................. 模型实体设计4 4.................................. 概念模型4 三、仿真模型内容——Flexsim模型 (4) 1.................................. 建模步骤4 2.............................. 定义对象参数5 四、模型运行状态及结果分析 (7) 1.................................. 模型运行7 2................................ 结果分析：7 五、报告收获 (9) 一、企业简介 二、通达企业立体仓库模型仿真 1. 模型描述： 仓储的整个模型分为入库和出库两部分，按作业性质将整个模型划分为暂存区、分拣区、

储存区以及发货区。 入库部分的操作流程是： ①.（1）四种产品A，B，C，D首先到达暂存区，然后被运输到分类输 送机上，根据设定的分拣系统将A，B，C，D分拣到1，2,3,4，端口； ②.在1,2,3,4，端口都有各自的分拣道到达处理器，处理器检验合格 的产品被放在暂存区，不合格的产品则直接吸收掉；每个操作工则将暂存 区的那些合格产品搬运到货架上；其中，A，C产品将被送到同一货架上， 而B，D则被送往另一货架； ③.再由两辆叉车从这两个货架上将A/B，C/D运输到两个暂存区上； 此时，在另一传送带上送来包装材料，当产品和包装材料都到达时，就可 以在合成器上进行对产品进行包装。 出库部分的操作流程是：包装完成后的产品将等待被发货。 2. 模型数据： ①.四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端： A: normal(400,50) B: normal(400,50) C: uniform(500,100) D: uniform(500,100) ②.四种不同的货物沿一条传送带，根据品种的不同由分拣装置将其推 入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作台。 ③.每检验一件货物占用时间为60,20s。 ④.每种货物都可能有不合格产品。检验合格的产品放入检验器旁的暂 存区；不合格的吸收器直接吸收；A的合格率为95%，B为96%，C的合格 率为97%，D的合格率为98%。 ⑤.每个检验操作台需操作工一名，货物经检验合格后，将货物送至货 架。 ⑥.传送带叉车的传送速度采用默认速度（包装物生成时间为返回60 的常值），储存货物的容器容积各为1000单位，暂存区17,18，21容量为 10；

交通运输系统仿真实验报告

一、系统描述 1.1.系统背景 本系统将基于下面的卫星屏幕快照创建一个模型。当前道路网区域的两条道路均为双向，每个运动方向包含一条车道。Tapiolavagen路边有一个巴士站，Menninkaisentie路边有一个带五个停车位的小型停车场。 1.2.系统描述 （1）仿真十字路口以及三个方向的道路，巴士站，停车点；添加小汽车、公交车的三维动画，添加红绿灯以及道路网络描述符； （2）创建仿真模型的汽车流程图，三个方向产生小汽车，仿真十字路口交通运行情况。添加滑条对仿真系统中的红绿灯时间进行实时调节。添加分析函数，统计系统内汽车滞留时间，用直方图进行实时展示。 二、仿真目标 1、timeInSystem值：在流程图的结尾模块用函数统计每辆汽车从产生到丢弃的，在系统中留存的时间。 2、p_SN为十字路口SN方向道路的绿灯时间，p_EW为十字路口EW方向道路的绿灯时间。 3、Arrival rate：各方向道路出现车辆的速率（peer hour）。

三、系统仿真概念分析 此交通仿真系统为低抽象层级的物理层模型，采用离散事件建模方法进行建模，利用过程流图构建离散事件模型。 此十字路口交通仿真系统中，实体为小汽车和公交车，可以源源不断地产生；资源为道路网络、红绿灯时间、停车点停车位和巴士站，需要实施分配。系统中小汽车（car）与公共汽车（bus）均为智能体，可设置其产生频率参数，行驶速度，停车点停留时间等。 四、建立系统流程 4.1.绘制道路 使用Road Traffic Library中的Road模块在卫星云图上勾画出所有的道路，绘制交叉口，并在交叉口处确保道路连通。 4.2.建立智能体对象 使用Road Traffic Library中的Car type模快建立小汽车（car）以及公共汽车（bus）的智能体对象。 4.3.建立逻辑 使用Road Traffic Library中的Car source、Car Move To、Car Dispose、

物流系统flexsim仿真实验报告

物流系统f l e x s i m仿真 实验报告 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

广东外语外贸大学 物流系统仿真实验 通达企业立体仓库实验报告 指导教师：翟晓燕教授专业：物流管理1101

目录

一、企业简介 二、通达企业立体仓库模型仿真 1.模型描述： 仓储的整个模型分为入库和出库两部分，按作业性质将整个模型划分为暂存区、分拣区、储存区以及发货区。 入库部分的操作流程是： ①.（1）四种产品A，B，C，D首先到达暂存区，然后被运 输到分类输送机上，根据设定的分拣系统将A，B，C，D分拣到 1，2,3,4，端口； ②.在1,2,3,4，端口都有各自的分拣道到达处理器，处理 器检验合格的产品被放在暂存区，不合格的产品则直接吸收掉； 每个操作工则将暂存区的那些合格产品搬运到货架上；其中，A， C产品将被送到同一货架上，而B，D则被送往另一货架； ③.再由两辆叉车从这两个货架上将A/B，C/D运输到两个 暂存区上；此时，在另一传送带上送来包装材料，当产品和包装 材料都到达时，就可以在合成器上进行对产品进行包装。 出库部分的操作流程是：包装完成后的产品将等待被发货。 2.模型数据： ①.四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端：

A:normal(400,50)B:normal(400,50)C:uniform(500,100)D:uniform(500,100) ②.四种不同的货物沿一条传送带，根据品种的不同由分拣 装置将其推入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作 台。 ③.每检验一件货物占用时间为60,20s。 ④.每种货物都可能有不合格产品。检验合格的产品放入检 验器旁的暂存区；不合格的吸收器直接吸收；A的合格率为95%， B为96%，C的合格率为97%，D的合格率为98%。 ⑤.每个检验操作台需操作工一名，货物经检验合格后，将 货物送至货架。 ⑥.传送带叉车的传送速度采用默认速度（包装物生成时间 为返回60的常值），储存货物的容器容积各为1000单位，暂存 区17,18，21容量为10； ⑦.分拣后A、C存放在同一货架，B、D同一货架，之后由 叉车送往合成器。合成器比例A/C : B/D : 包装物 = 1： 1 ：4 整个流程图如下： 3.模型实体设计

控制系统仿真实验报告

哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：

一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图

得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下

2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。

二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为

生产系统仿真实验报告

实验一：工艺原则布置 实验项目名称：工艺原则布置( ) 实验项目性质：综合性实验 所属课程名称：《设施规划与物流分析》 实验计划学时：学时 一、实验目的 通过本实验，掌握四种布置设计方法中最常用的工艺原则布置。 二、实验内容和要求 对于常用的工艺原则布置设计，最常用的设计方法为新建法（）和改建法（），最常用的工具是从至表（）。 本试验要求学生在熟练掌握工艺原则布置方法的基础上，使用物流仿真软件实现布置设计。 要求： . 认真学习教材第章第节 . 复习运筹学的二次分配问题 . 预先查阅遗传算法相关基本概念 三、实验主要仪器设备和材料 电脑，软件 四、实验方法、步骤及结果测试 见附录一 五、实验报告要求 实验报告要求：任选思考题中的一题 . 教材方法求解，确定你的最佳布置并计算物流量大小。 . 进行建模，可以仿照附录的步骤进行，相关的图、表、文字说明全过程体现在试验报告内。 . 请考虑并回答问题：如果只知道搬运量的从至表和作业单位设施的面积，以及总面积大小，具体位置不能确定，这时我们一般采用的是方法来进行布置设计，如何在实现？不需要你在里面建模，但是希望你考虑实现的方法和一些设想，请把这些思考内容体现在你的实验报告最后，这是体现综合性和设计性的关键点，也是决定你的成绩的评判标准之一。 这里我们统一：假设有台设备要布置到个工作地 ．作业单位到作业单位之间如果有物料交换，则二者间的搬运量为。(,…) (,…) ．工作地到工作地之间搬运距离为。(,…) (,…) ．总的物流量：，而工艺原则布置优劣评判的其中一个标准是。 问题回答： 、通过作业单位搬运量从至表和作业单位距离从至表运行程序得出物流相关表。

2010年本科毕业设计：基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析

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 I Title: MATLAB Simulation and Performance Analysis of OFDM System ABSTRACT OFDM is the key technology of 4G in the field of mobile communication. In this

article OFDM basic principle is briefly introduced. This paper analyzes the modulation and demodulation of OFDM system, obtaining a general expression of OFDM mark, and giving the design formulas of system parameters, principle of windowing technique, OFDM system model based on IFFT/FFT, the origin which achieves the OFDM system by using IDFT and DFT. Then, the influence of CP and different channel estimation on the system performance is emphatically analyzed respectively in Gauss and Rayleigh fading channels in the condition of ideal synchronization. Besides, based on the given system model OFDM system is computer simulated with MATLAB language and the referential design procedure is given. Finally, the BER curves of CP and channel estimation are given and compared. The conclusion is satisfactory. KEYWORDS:OFDM; Simulation; CP; Channel estimation II

FLEXSIM软件在生产物流系统仿真实验报告

FLEXSIM软件在生产物流系统仿真实验报告 专业：学号：姓名： 1.FLEXSIM软件简介 Flexsim是一个强有力的分析工具，可帮助工程师和设计人员在系统设计和运作中做出智能决策。采用Flexsim，可以建立一个真实系统的3D计算机模型，然后用比在真实系统上更短的时间或者更低的成本来研究系统。 Flexsim是一个通用工具，已被用来对若干不同行业中的不同系统进行建模。Flexsim已被大小不同的企业成功地运用。使用Flexsim可解决的3个基本问题 1）服务问题 - 要求以最高满意度和最低可能成本来处理用户及其需求。 2）制造问题 - 要求以最低可能成本在适当的时间制造适当产品。 3）物流问题 - 要求以最低可能成本在适当的时间，适当的地点，获得适当的产品。 2.实验内容及目的 在这一个实验中，我们将研究三种产品离开一个生产线进行检验的过程。有三种不同类型的临时实体将按照正态分布间隔到达。临时实体的类型在类型1、2、3三个类型之间均匀分布。当临时实体到达时，它们将进入暂存区并等待检验。有三个检验台用来检验。一个用于检验类型1，另一个检验类型2，第三个检验类型3。检验后的临时实体放到输送机上。在输送机终端再被送到吸收器中，从而退出模型。图1-1是流程的框图。 本实验的目的是学习以下内容：

?如何建立一个简单布局 ?如何连接端口来安排临时实体的路径 ?如何在Flexsim实体中输入数据和细节 ?如何编译模型 ?如何操纵动画演示 ?如何查看每个Flexsim实体的简单统计数据 3.实验过程 为了检验Flexsim软件安装是否正确，在计算机桌面上双击Flexsim3.0图标打开应用程序。软件装载后，将看到Flexsim菜单和工具按钮、库、以及正投影视图的视窗。 步骤1：从库里拖出所有实体拖到正投影视图视窗中，如图1-3所示： 图1-3 完成后，将看到这样的一个模型。模型中有1个发生器、1个暂存区、3个处理 器、3个输送机和1个吸收器。 步骤2：连接端口 下一步是根据临时实体的路径连接端口。连接过程是：按住“A” 键，然后用鼠标左键点击发生器并拖曳到暂存区，再释放鼠标键。拖曳时你将看到一条黄线，

基于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。 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。 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。每个子信道传输独立的调制符号，然后再将N个子信道进行频率复用。这种避免信道频谱重叠看起来有利于消除信道间的干扰，但是这样又不能有效利用宝贵频谱资源。为了解决这种低效利用频谱资源的问题，在20世纪60年代提出一种思想，即使用子信道频谱相互覆盖的频域距离也是如此，从而可以避免使用高速均衡，并且可以对抗窄带脉冲噪声和多径衰落，而且还可以充分利用可用的频谱资源。 常规的非重叠多载波技术和重叠多载波技术之间的差别在于，利用重叠多载波调制技术可以几乎节省50%的带宽。为了实现这种相互重叠的多载波技术，必须要考虑如何减少各个子信道之间的干扰，也就是要求各个调制子载波之间保持正交性。 1971年，Weinstein和Ebert把离散傅立叶变换（DFT）应用到并行传输系统中，作为调制和解调过程的一部分。这样就不再利用带通滤波器，同时经过处理就可以实现FDM。而且，这样在完成FDM的过程中，不再要求使用子载波振荡器组以及相关解调器，可以完全依靠执行快速傅立叶变换（FFT）的硬件来实施。