(2015届通信工程毕设)OFDM调制解调系统仿真与结果分析

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。

实验四 OFDM调制解调仿真一、实验目的1.了解OFDM调制解调的原理。

2.学会用星座图分析系统性能。

二、实验内容1.编写MATLAB程序，实现OFDM系统调制解调。

2.绘制各步骤图形并分析系统特性。

三、实验代码1)程序主代码clear all;close all;N=input('请输入码元数');SNR=input('请输入信噪比');xx=randint(1,4*N);figure(1),stem(xx,'.k');title('原序列');B=0;for m=1:4:4*NA=xx(m)*8+xx(m+1)*4+xx(m+2)*2+xx(m+3);B=B+1;ee(B)=A;endfigure(2),stem(ee,'.b');title('化为0~15的码元');yy=star(ee,N);figure(3),plot(yy,'.r');title('映射后的星座图');ff=ifft(yy,N);N1=floor(N*1/4);N3=floor(N*3/4);N5=floor(N*5/4);figure(4),stem(ff,'.m');title('傅里叶反变换后');for j=1:N1ss(j)=ff(N3+j);for j=1:Nss(N1+j)=ff(j);endfigure(5),stem(ss,'.k');title('加N/4循环前后缀');%ss=wgn(1,N5,0,10,'dBW','complex');ss=awgn(ss,SNR);figure(6),stem(ss,'.m');title('加入噪声后');zz=fft(ss((N1+1):N5),N);figure(7),plot(zz,'.b');title('傅里叶变换后');rr=istar(zz,N);figure(8),plot(rr,'.r');title('纠错后的星座图');dd=decode(rr,N);figure(9),stem(dd,'.m');title('星座图纠错并解码后');%bb=d2b(dd,N);bb=d2bb(dd,N);figure(10),stem(bb,'.b');title('转化为0/1比特流后');2)十进制转二进制函数%十进制转二进制function bb=d2b(dd,N)for j=1:N*4bb(j)=0;endfor j=1:4:N*4bb1=dec2bin(dd(floor(j/4)+1),4); for k=1:4bb(4*(j-1)+k)=bb1(k);endend3)十进制转化为01比特流函数%十进制转化为01比特流function bb=d2bb(dd,N)for j=1:N*4bb(j)=1;endwhile(j<=N*4)N1=ceil(j/4)a4=mod(dd(N1),2);dd(N1)=floor(dd(N1)/2); a3=mod(dd(N1),2);dd(N1)=floor(dd(N1)/2); a2=mod(dd(N1),2);dd(N1)=floor(dd(N1)/2); a1=mod(dd(N1),2);bb(j)=a1;j=j+1;bb(j)=a2;j=j+1;bb(j)=a3;j=j+1;bb(j)=a4;j=j+1;end4)星座图逆映射函数%星座图逆映射function yy=decode(rr,N)for j=1:Nswitch(rr(j))case -3-3*i yy(j)=0;case -3-iyy(j)=1;case -1-3*i yy(j)=2;case -1-iyy(j)=3;case -3+3*iyy(j)=4;case -3+iyy(j)=5;case -1+3*i yy(j)=6;case -1+iyy(j)=7;case 3-3*i yy(j)=8;case 3-iyy(j)=9;case 1-3*iyy(j)=10;case 1-iyy(j)=11;case 3+3*iyy(j)=12;case 3+iyy(j)=13;case 1+3*iyy(j)=14;case 1+iyy(j)=15;otherwise break;endend5)星座图逆映射函数%星座图逆映射function rr=istar(zz,N)for j=1:Nif(mod((floor(real(zz(j)))),2)==0)zz1(j)=ceil(real(zz(j)));else zz1(j)=floor(real(zz(j)));endif(mod((floor(imag(zz(j)))),2)==0)zz1(j)=zz1(j)+ceil(imag(zz(j)))*i;else zz1(j)=zz1(j)+floor(imag(zz(j)))*i;endrr(j)=zz1(j);end6)星座图映射函数%星座图映射function yy=star(xx,N)B=[-3-3*i,-3-i,-1-3*i,-1-i,-3+3*i,-3+i,-1+3*i,-1+i,3-3*i,3-i,1-3*i,1-i,3+3*i,3+i,1+3*i,1+i];for j=1:Nyy(j)=B(xx(j)+1);end四、实验结果五、实验结论OFDM技术可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。

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。

摘要正交频分复用(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。

关键词:正交频分复用;仿真;循环前缀;信道估计Title: MATLAB Simulation and Performance Analysis of OFDM SystemABSTRACTOFDM 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目次1 概述 (1)1.1 OFDM的发展及其现状 (2)1.2 OFDM的优缺点 (2)2 OFDM的基本原理 (4)2.1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 (13)3.1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)1 概述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。

综合性设计性实验报告专业：通信工程专业12级学号：姓名：实验所属课程：宽带无线接入技术实验室(中心)：软件与通信实验中心指导教师：2015年4月一、题目OFDM系统的Matlab仿真二、仿真要求要求一：OFDM系统的数据传输①传输的数据随机产生；②调制方式采用16QAM；③必须加信道的衰落④必须加高斯白噪声⑤接收端要对信道进行均衡。

要求二：要求对BER的性能仿真设计仿真方案，得到在数据传输过程中不同信噪比的BER性能结论，要求得到的BER曲线较为平滑。

三、仿真方案详细设计（一）OFDM系统的基本介绍正交频分复用（OFDM）技术与已经普遍熟知应用的频分复用（FDM：Frequency Division Multiplexing）技术十分相似，与FDM基本原理相同，OFDM 把高速的数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输，不同的是，OFDM技术利用了更好的控制方法，使频谱利用率有所提高。

OFDM与FDM的主要差别为以下几方面：第一：在常规的广播系统中，每一个无线站在不同的频率上发送信号，有效的运用FDM来保证每个站点的分隔，广播系统中的每一个站点没有任何的同位或同步；但使用OFDM传播技术，譬如DAB，从多个无线站来的信息信号被组合成一个单独的复用数据流，这些数据是由多个子载波密集打包组成，然后将在OFDM体系中传输，在OFDM信号内的所有子载波都是在时间和频率上同步的，使子载波之间的干扰被严格控制。

这些复用的子载波在频域中交错重叠，但因为调制的正交性且采用循环前缀作为保护间隔，所以不会发生载波间干扰ICI（Inter-Carrier Interference）。

第二：对传统的频分复用（FDM）系统而言，传播的信号需要在两个信道之间存在较大的频率间隔即保护带宽来防止干扰，这降低了全部的频谱利用率；然而应用OFDM的子载波正交复用技术大大减少了保护带宽，提高了频谱利用率。

如图3-1。

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) 。

OFDM无线通信系统的仿真与分析摘要正交频分复用(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。

本文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。

关键词:正交频分复用;仿真;循环前缀;信道估计Simulation and Analysis of OFDMWireless Communication SystemAbstractOFDM 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 IDFT/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目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 概述 (2)1.2 OFDM的发展及其现状 (2)1.3 OFDM的优缺点 (3)第2 章OFDM的基本原理 (5)2.1基于IFFT/FFT 的OFDM 系统模型 (5)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)第3 章循环前缀及信道估计对系统误码率的改善分析 (14)3.1循环前缀 (14)3.2 OFDM系统的峰值平均功率比 (18)3.3信道估计 (19)3.3.1信道估计概述 (19)3.3.2基于导频的信道估计方法 (20)3.3.3信道的插值方法 (20)3.3.4仿真结果及分析 (21)结论与展望 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 A 外文文献 (26)附录 B 主要参考文献与摘要 (43)附录 C 源代码 (45)插图清单图2.1 IFFT/FFT 实现的OFDM 系统 (5)图2.2 OFDM载波幅度谱 (6)图2. 3 OFDM载波相位谱 (7)图2. 4 OFDM信号正交性的频域解释示意图 (8)图2. 5 OFDM一个符号周期的时域OFDM信号 (9)图2. 6 OFDM每一个载波对应的时域信号 (10)图2. 7载波数为256的信号频谱信号功率谱带外衰减仿真图 (11)图2. 8载波数为128的信号频谱信号功率谱带外衰减仿真图 (12)图2. 9未加窗OFDM功率频谱带外衰减仿真图 (12)图2. 10加升余弦窗后OFDM功率谱带外衰减仿真图 (13)图3. 1无循环前缀时产生符号间干扰和载波间干扰示意图 (15)图3. 2循环前缀抗符号间干扰和载波间干扰示意图 (16)图3. 3接收到的OFDM幅度谱 (17)图3. 4接收到的OFDM信号相位谱 (18)图3. 5 时延扩展超过循环前缀对星座点的影响仿真图 (18)图3. 6不同内插算法仿真结果 (22)引言近年来，由于DSP技术的高速发展，OFDM作为一种可以有效对抗频率选择性衰落的高速传输技术，引起了广泛地关注。

OFDM技术的研究与仿真刘彦波燕山大学毕业设计(论文)任务书摘要本文介绍了OFDM的基本原理及应用然后用MATLAB软件对OFDM 技术进行仿真分析。

首先简单介绍了OFDM的基本原理、引用领域及发展现状、趋势。

为之后的仿真平台构建奠定基础。

其次，对OFDM系统进行系统平台构建、写出系统流程图。

通过阅读相关书籍和文献资料写出MATLAB语言的仿真程序，并进行调试和修改。

通过软件仿真出OFDM系统在QPSK调制下和没有插入保护间隔的波形图。

最后，通过对QPSK调制和解调方式原理的学习，配合MATLAB的仿真图对仿真结果进行比较分析得出其对误码率的影响。

关键词正交频分复用；MATLAB；仿真；误码率AbstractThis paper introduces the basic principles of OFDM and its application software and then analysis OFDM technology using the MATLAB simulation.First of all, it introduced the basic principles of OFDM briefly, citing the development of the area and the status, trends. And it will do help for the foundation platform in future.Secondly, we build the system of the OFDM system platform to write the system flow chart. Reading relevant books and literature, it's the way to write, debug and modify the simulation program. By simulating software of OFDM system in the QPSK modulation,we can drew the waveform which is not to insert the guard interval.Finally, we analyze MATLAB simulation diagram of the simulation results to get the impact of the error rate by learning the way of QPSK modulation and demodulation principles.Keywords OFDM; MATLAB; Simulation; BER目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2OFDM系统的概述 (1)1.2.1 OFDM历史 (1)1.2.2 OFDM现状 (2)1.2.3 OFDM技术的应用 (3)1.2.4 OFDM技术的优势和不足 (6)1.3本论文的主要任务 (8)第2章OFDM基本原理 (9)2.1多载波调制理论简介 (9)2.2OFDM系统的基本模型 (11)2.3OFDM系统调制解调的FFT实现 (12)2.4OFDM系统正交性原理 (13)2.5保护间隔和循环前缀 (15)2.5.1 保护间隔插入的原理 (15)2.5.2 插入保护间隔后的OFDM系统分析 (15)2.6傅立叶变换的过采样 (18)2.7OFDM信号的频谱特性 (19)2.8OFDM系统的关键技术 (20)2.9本章小结 (22)第3章OFDM系统的仿真与分析 (23)3.1OFDMD的系统仿真 (23)3.1.1 MATLAB的简介 (23)3.1.2 OFDM模型的参数选择 (25)3.1.3 MATLAB仿真步骤 (26)3.1.4 结果分析 (26)3.2本章小结 (27)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)附录1 (33)附录2 (38)附录3 (42)附录4 (46)第1章绪论1.1 课题背景在当今的人类社会，信息和通信两个词汇越来越多的出现在人们的生活当中。

Ｊ 长度要远远大于保护 间隔长度 。 Ｊ 【 Ｊ 在实际应 用中， 一般选择
符号周期是保护 间隔长度的５ 这样 由于插入保护 比特所 倍， 造成的信 噪比损耗 只有１ ｄ 左右。 Ｂ
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ｒ ＝
啦） 耩牧机 律Ｊ 理 蕊
２１子载波数 ．
子载波数可 以由信道带宽、 数据吞吐量和有用符 号持续
时间Ｔ 所决定： ＝／ Ｎ ＩＴ
子载波数可 以被设置为有用符号持续时间的倒数 ， 其数
Ｆ 处理过 的数据点相对应。 发送端 ， 输入 的高 比特流通 过调制映射产生调制信号， 经 值与Ｆ Ｔ
． 过 串并转换 为并 行的低速子数据流 ， 个 并行数据构成一个 ２２有用符号持 续 时间 每Ｎ 有用符号持续时 间Ｔ 对子载波之 间间隔和译码的等待周期 Ｏ Ｄ 符号。 ＦＭ 插入导频信号， 后经快速傅里叶反变换 （Ｆ Ｔ对 然 ＩＦ ）
经衰 落。 Ｆ Ｍ ０ Ｄ 通过 多个正交的子载波将 串行数据并行传输， 可
以增大码元 的宽度 ， 少单个码元 占用的频带， 减 抵抗 多径 引起
的频率选择 性衰落 ， 可以有效克服码 间串扰 ， 降低系 统对均衡 技术 的要求 ， 是移动通信的主要技术之一。 过Ｍ Ｔ Ａ 软件进 通 ＡＬ Ｂ 行仿真 ， 可以对系统进行优化， 从而改善系统性能。
对应２ Ｓ ， Ｐ Ｋ Ｐ Ｋ ４ Ｓ 以及８ Ｓ ， Ｐ Ｋ 并且Ｍ Ｓ 调制的另一个好 处就是该 ＰＫ
Ｇ，
（＝ ｏＮ－ … 搔 ， Ⅳ ， ） ｎＧ ，－ ＝Ｉ ｌ， …１ －
（） ３
不会 ＦＭ （ 调制方案是等能量调制 ， 由于星座 点的能量不等而为ＯＤ ２ ）
３ 仿真 根据前面的理论分析和ＯＤ 系统参数对性能影响的研究 ， ＦＭ

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。

高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现毕业设计论文高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现偏执520班级：机电1201班专业名称：机电一体化学号： 20120506008论文提交日期：2015年 6月10 日摘要光正交频分复用(O-OFDM)通信系统，其带宽资源丰富，无需色散管理，抗色散能力强，这些优点使得光正交频分复用通信系统成为下一代高速率光纤传输的备选方案之一，并成为高速光纤通信系统领域的研究热点。

本文对高速O-OFDM通信系统的研究现状进行了总结，并对高速O-OFDM通信系统的设计和实现进行了探讨和研究。

对于一个通信系统的研究，首先要进行建模和仿真，从理论层面上分析该系统的大致性能和现实可行性。

论文在给出了高速0-OFDM通信系统的设计方案的基础上，基于MATLAB建立了O-OFDM光纤通信系统的简单模型，并分析了实现过程中的有限字长效应、定时同步、偏振模色散等因素对O-OFDM光纤通信系统的性能影响;在这些理论分析的基础上，给出了一套高速O-OFDM光纤通信系统的实现方案。

在O-OFDM系统的电信号处理部分，OFDM调制解调的实现是关键部分，而OFDM调制解调就是输入数据信号的快速傅里叶(逆)变换(IFFT-FFT)运算。

在64点IFFT-FFT运算实现时，基于Quartus2设计了64点IFFT核和FFT核模块，并对模块进行了功能和时序仿真验证。

该OFDM调制解调模块运算效率很高，可达到最大11.7G·S/S(吉符号每秒)的数据吞吐量，运用该工FFT核实现的O-OFDM 光纤通信系统理论上可完成最大46.8Gbit/S的传输容量。

由于人们对通信系统的传输容量的需求越来越大，研究者正努力提高O-OFDM 光纤通信系统的传输速率。

本文对提高O-OFDM光纤通信系统的传输容量提出了一些可行的方案，如采用光波分复用技术、光偏振复用技术和增加子载波传输个数等，并对这些方案进行了简单的介绍。

OFDM 系统仿真与分析余秋菊(西安文理学院 陕西西安 710065)摘 要:正交频分复用(OF DM )技术在高速数据传输中得到了广泛的应用,尤其在无线接入和移动通信中应用前景非常广泛。

无线衰落信道使得通信系统在传输过程中出现符号间干扰和信道干扰,严重影响信道质量,而O FDM 是一种多载波数字调制技术,在无线衰落信道下具有较好的传输特性。

运用M atlab 构建OF DM 系统,并加入自适应功率和比特分配算法,通过具有高斯白噪声和频率选择性信道,观察在不同信噪比条件下系统误码率是如何变化的。

给出仿真结果,从而分析出系统在不同调制方式下的性能。

仿真结果表明,OFD M 系统能抗多径衰落,而且具有良好的误码性能。

关键词:O FDM ;快速傅里叶变换;M PSK ;M Q A M中图分类号:T P292.1 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2009)17-026-04Simulation and Analysis of OFDM SystemYU Q iuju(Xi a n U ni v ersity o f Science and Arts,Xi an,710065,Chi na)Abstract :T he technolog y of Orthog onal Frequency Division M ultiplex ing(O FDM)has been applied widely in the transmission of high-speed data,especially in wireless access and mo bile co mmunicatio n,w her e O FDM has v ery w ide per spectives.T he mo bile fading channel leads to inter -sy mbo l inter fer ence and inter channel interfer ence,w hich sever ely influence t he perfor mance of communicat ion.O FDM is a multi-car rier modulation technique w hich has better perfo rmance in the mobile fading channel,then O FDM simulation system is constructed o n M at lab platfor m furthermo re the po wer and bit load a rithmetic is ado pted in the simulation.T he bit er ro r rate under different SNR is presented ultimately.A t t he same t ime the r esult o f simulation is given.A t last ,the perfo rmance of OF DM system using different modulation mo des is analy zed.T he results indicate that OF DM system can r educe multi-path fading and has g oo d BER per for mance.Keywords :OF DM ;F FT ;M P SK;M Q AM收稿日期:2009-04-23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成了通信工程界不断追求的目标。

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。

OFDM（正交频分复用）技术是一种在现代无线通信中广泛使用的多载波调制技术。

通过将高速数据流分解到多个较低速率的子载波上，OFDM技术能够有效地抵抗多径干扰和频率选择性衰落，从而在复杂的无线环境中提供可靠的数据传输。

在完成OFDM技术的仿真实验后，我有以下几点心得：
1. **理解关键概念至关重要**：OFDM涉及到许多复杂的数学和信号处理概念，如傅里叶变换、频域均衡等。

只有深入理解这些概念，才能在实际仿真中正确地应用它们。

2. **参数选择影响性能**：在仿真实验中，我发现不同的参数设置（如子载波数量、循环前缀长度等）会对OFDM的性能产生显著影响。

因此，选择合适的参数是至关重要的。

3. **抗干扰能力是优势**：OFDM技术在面对多径干扰和频率选择性衰落时的表现明显优于其他调制技术。

这使得OFDM在无线通信中具有很大的优势。

4. **复杂度与效率的平衡**：虽然OFDM技术具有许多优点，但它的实现也比其他调制技术更复杂。

在设计和实现时，需要考虑到这种复杂度与效率之间的平衡。

5. **仿真与实际环境的差异**：虽然仿真实验可以帮助我们理解OFDM的工作原理和性能，但实际无线环境中的干扰和噪声可能与仿真模型有很大的差异。

因此，在实际应用OFDM时，需要
考虑这些因素。

通过这次仿真实验，我深入理解了OFDM技术的原理和工作方式，同时也更清楚地看到了它在现代无线通信中的重要性和潜在应用。

未来，我计划进一步探索如何优化OFDM系统的性能，以及如何将其应用到实际的无线通信系统中。

通信系统第⼀次⼤作业—OFDM系统仿真实验报告通信信号处理第⼀次⼤作业—OFDM系统仿真实验报告⽆210 孙⽂钰2012010999⼀、OFDM系统模型说明1.基于IFFT/FFT的OFDM系统模型基于IFFT/FFT的OFDM系统框图如图1.1所⽰：图1.1 基于IFFT/FFT的OFDM系统其中调制模块本次实验采⽤的是16QAM调制。

同时根据所给的参数，带宽5MHz，⼦载波间隔15kHz，⼦载波个数5M/15k=332，做512点FFT/IFFT，剩余180个点补零以过采样，CP长度为OFDM符号长度的7%，CP点数为332*7%=24点。

采⽤16QAM及1/2码率的编码⽅法，则系统的最⾼可达数据率为：332?20.0714ms=9300k=9.3Mbit/s系统的频谱效率为：9.3Mbit/s15kHz=620bit/s/HZ2.发射机模型发射机模型框图如图1.2所⽰：图1.2 发射机模型考虑多径传播延时的影响，在发射端IFFT变换后的时域信号之间插⼊保护间隔，同时为了不影响⼦载波间的正交性，保护间隔为循环前缀。

3.接收机模型接收机模型框图如图1.3所⽰：图1.3 接收机模型在接收端A/D转换后去循环前缀，并将时域信号通过FFT变换到原来的频域信号后进⾏判决，最后进⾏16QAM的解调。

4.本次实验的做法本次实验没有考虑模拟信号的处理，假设载波频偏估计准确，不考虑采样时钟的偏差。

对于多径传播延迟，模型简单假定为符号间延迟的相⼲叠加，因此在延迟情况下进⾏FFT相当于循环卷积，还原时需要除以旋转相位。

5.减⼩峰均⽐PAR的⽅案OFDM系统的⼀个缺点是峰均⽐过⾼，本实验采⽤了3种⽅式减⼩峰均⽐，分别是选择性映射（SLM）、压缩扩展变换（C变换）和最直接的硬限幅⽅法。

报告后⾯会逐⼀⽐较这些⽅案的性能。

6.⼆、绘制误码率与信噪⽐曲线代码见main_sim.m第⼀部分：%% SNR与误码率的关系在多径效应简单考虑为符号延时的相⼲叠加情况下，保护间隔为24点，假定延迟为0（⽆延迟）、10（在保护间隔内）、30（超过保护间隔）下仿真结果如图2.1与图2.2。

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。