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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。
河北工程大学
毕业设计（论文）任务书
题目：正交频分复用（OFDM）移动通信技术原理研究
学生姓名：董亚曼学号：100312303
专业班级：通信工程10级03班学院：科信学院
设计起止日期：2014年3月4日到2014年6月7日
☑理论研究
题目性质二：☑真题
技术要求及原始数据：通过毕业设计，设计者需要了解正交频分复用（OFDM）技术的原理及其在通信领域内的应用；掌握OFDM技术的基本原理与特性；并了解正交频分复用（OFDM）系统设计的关键参数。
主要任务：1、了解正交频分复用（OFDM）背景知识及其研究意义；
2、了解正交频分复用（OFDM）的原理；
3、了解交频分复用（OFDM）系统设计关键参数；
4、毕业设计总结、毕业论文撰写及毕业答辩。
学生（签字）：系主任（签字）：
指导教师（签字）：院长（签字）：。
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。
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。
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) 。
实验四：OFDM 仿真【实验目的】1. 理解OFDM 调制解调的原理；2. 学会创建衰落信道模型；3. 掌握System View 软件的使用； 【实验内容】1. 利用SystemView 创建多径信道和莱斯信道模型；2. 搭建OFDM 调制解调系统； 【实验仪器】1. 计算机；2. SystemView 仿真软件； 【实验原理及相关知识】1.OFDM 原理OFDM 的英文全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing ，中文含义为正交频分复用技术。
正交频分复用是一种高效并行多载波传输技术，将所传送的高速串行数据分解并调制到多个并行的正交子信道中，从而使每个子信道的码元宽度大于信道时延扩展，再通过加入循环前缀，保证系统不受多径干扰引起的码间干扰（ISI ）的影响，它还可以有效对抗多径传播。
（1）频谱效率计算：子载波间正交可以使载波间交叠而彼此间又不会因交叠失真。
因此用正交子载波技术可以节省宝贵的频率资源。
对于一个典型的单载波系统起符号带宽W 与符号周期Ts 之间具有如下的关系：W=2/Ts ，而数据传输速率为 2log MR=Ts （bit/s ），式中的M 为调制字符集大小,由此可得到单载波系统的频谱效率为：21=log 2R M W (bit/s/Hz)。
对于OFDM 系统，其信号带宽W 与周期Ts 之间的关系为1=(N+1)W NTs，数据传输速率仍为2log MR=Ts（bit/s ）由此可得到OFDM 系统的频谱效率为22N =log log N+1R M M W (bit/s/Hz)（N 较大时），所以当子信道数N 较大时，OFDM 系统的频谱效率是单载波系统的两倍。
（2）OFDM 基本原理OFDM 的基本思想是将串行高速的数据流并行的调制在多个正交的子载波上进行传输，这样可以降低每个子载波的码元速率，增大码元的符号期，从而抵抗多径引起的频率选择性衰落，有效克服码间串扰(ISI)，降低系统对均衡技术的要求。
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：实验成绩：实验四OFDM系统仿真一、实验目的1、了解OFDM技术的原理与特点；2、掌握基于Matlab的OFDM仿真及性能分析；二、实验原理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。
本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名: xx 专业班级: 电子信息工程xx指导教师: xx 工作单位:设计(论文)题目: OFDM系统在多径衰落信道中性能的仿真设计（论文）主要内容:OFDM应用到移动通信系统中已成为研究OFDM的主流方向。
然而, OFDM虽然能够较好地解决了多径环境中的信道频率选择性衰落问题, 但是子信道的平坦性衰落却尚未得到较好的克服, 即各子载波的幅度服从瑞利(Rayleigh)分布。
此时可以结合信道编码、交织和分集等技术来改善系统的误码率性能。
实际移动通信系统中的信道, 通常都可以被描述为多径衰落信道。
多径衰落信道仿真模型对于移动通信研究具有重要意义, 尤其在信道建模、性能分析及系统测试等方面作用重大。
因此研究多径衰落信道模型下的OFDM系统将更有实际价值。
本文构建了正交频分复用(OFDM)系统的仿真模型，给出了具体信道的参数。
在不同信道传输环境下，对不同调制方式和不同移动速度下的OFDM系统性能进行了分析比较，在仿真结果的基础上给出了OFDM系统抗多普勒频移的参考方案，采用的信道模型基于ITU-RM.122.Channe.B瑞利(Rayleigh)衰落信道。
最后，在基于COST207的信道模型下，对四种典型环境的OFDM系统进行了仿真研究，并对其结果作了讨论分析。
要求完成的主要任务:1.查阅不少于16篇的相关资料, 其中英文文献不少于5篇, 完成开题报告。
2.熟悉OFDM系统的基本原理。
3.在BPSK、QPSK、16QAM和64QAM调制方式的OFDM系统的仿真。
4.完成不少于12000字的论文（设计说明书、××张图纸）。
必读参考资料:1、王文博, 郑侃编著《宽带无线通信OFDM技术》第2版出版社:人民邮电出版社。
2.汪裕民著《OFDM关键技术与应用》(3G\B3G核心技术丛书) 机械工业出版社出版3、李建东等.移动通信（第四版）[M].西安电子科技大学出版社.2006年7月.指导教师签名: 系主任签名:院长签名（章）武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告OFDM技术可以被看作是一种调制技术, 也可以被当作一种复用技术。
