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基于MATLAB的OFDM通信系统仿真

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青岛工学院毕业设计（论文）基于MATLAB的OFDM通信系统仿真学生姓名王剑芳学号200902305331指导教师吴伟学院信息工程学院专业电子信息工程年级2009级论文答辩日期 2013 年 5 月 20 日基于MATLAB的OFDM通信系统仿真完成日期：指导教师签字：答辩小组成员签字：摘要现代社会人们对通信的数据化、宽带化，个人化以及移动化的需要，OFDM 技术在综合无线接入领域得到广泛的应用。

[7]OFDM即正交频分复用技术，是一类多载波并行调制的体制。

OFDM信号采用多进制、多载频、并行传输的主要特点使传输码元的持续时间大为增长，提高信号的抗多径传输能力。

本文首先简要介绍了OFDM的发展状况、基本原理及应用，并分析了OFDM 的优缺点以及发展前景。

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

[3] 然后简单描述了OFDM系统实现模型及MATLAB软件，并且以此作为系统仿真的理论基础。

[5]在给出OFDM系统模型的基础上,用MATLAB语言实现传输系统中的计算机仿真并给出参考设计程序。

[1]最后利用MATLAB软件在输入不同信噪比下对OFDM系统进行仿真，并且对其仿真出来的数据图形进行分析理解和总结｡[5]关键词：正交频分复用；多径干扰；保护间隔；Matlab仿真AbstractSummary of demand for communication of data, broadband demand, personalized and mobile, OFDM technology in the field of integrated wireless access has been widely used. [7] OFDM orthogonal frequency division multiplexing technology, is a multi-carrier modulation systems in parallel. OFDM signal using m-ary, carrier frequency, the main features of parallel transmission transmission code considerably the duration of growth, improve the ability of anti-multipath signal transmission. This article begins with a brief introduction of the development, basic principles and applications of OFDM, and analysis of the advantages and disadvantages of OFDM and development prospects. OFDM principle and brief introduction, highlighting OFDM under different environments with different implementations of the channel error performance. [3] a brief description and then have the OFDM system model and MATLAB software and to serve as the theoretical basis of system simulation. [5] in OFDM system model on the basis of implementing transport systems in MATLAB language computer simulation and reference design is given in the program. [1] finally entered under different signal-to-noise ratio using MATLAB software for simulation of the OFDM system and its simulation analysis to understand and summarize data graphics. [5]keywords: orthogonal frequency division multiplexing; multipath interference, and guard interval; Matlab simulation目录引言 (1)1.绪论 (2)1.1 OFDM的发展及应用 (2)1.1.1 OFDM的发展 (2)1.1.2 OFDM的应用 (2)1.2OFDM的优缺点 (2)1.3OFDM的关键技术 (3)1.4OFDM的发展前景 (5)1.5论文的结构 (5)2.OFDM技术基础 (6)2.1OFDM的基本原理 (6)2.2串并变换 (7)2.3DFT实现 (7)2.4保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 (8)3.OFDM系统仿真实现 (10)3.1MATLAB简介 (10)3.2OFDM系统仿真设计 (10)3.2.1串并交换 (11)3.2.2QPSK调制 (12)3.2.3QPSK调试星座图 (12)3.2.4FFT/IFFT运算 (13)3.2.5保护间隔和循环前缀 (13)3.2.6并串转换 (14)3.2.7加入高斯白噪声 (14)3.2.8QPSK的解调 (14)3.3OFDM系统误码率的分析 (14)3.4仿真结果及分析 (15)4.总结 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录 (20)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。

[5] 子20世纪80年代以来，正交频分复用技术不但在广播式数字音频和视频领域得到了广泛的应用，而且已经成为无线局域网标准的一部分。

OFDM由于其频谱利用率高、成本低等原因越来越受到人们的关注。

随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化需求的增强，OFDM技术在综合无线接入领域将会获得越来越广泛的应用。

随着DSP芯片技术的发展，人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用，预计第三代以后的移动通信的主流技术将是OFDM技术。

此外，OFDM还易于结合时空编码、分集、干扰抑制以及智能天线等技术，最大程度的提高物理层信息传输的可靠性。

如果再结合自适应调制、自适应编码、动态子载波分配以及动态比特分配算法等技术，OFDM系统的性能可能得到进一步的优化。

1.绪论1.1 OFDM的发展及应用1.1.1 OFDM的发展OFDM由多载波调制(MCM)发展而来。

在上个世纪60年代已经提出了使用平行数据传输和频分复用(FDM)的概念。

1970年，美国发明和申请了一个专利，其思想是采用平行的数据和子信道相互重叠的频分复用来消除对高速均衡的依赖，用于抵制冲激噪声和多径失真，而能充分利用带宽。

这项技术最初主要用于军事通信系统。

但在以后相当长的一段时间，OFDM理论迈向实践的脚步放缓了。

在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困难也都得到了解决，自此，OFDM 走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的领域。

[开题报告] ；进入20 世纪90 年代，由于数字信号处理技术和大规模集成电路技术的进步，OFDM 技术在高速数据传输领域受到了人们的广泛关注。

现在OFDM 已经在欧洲的数字音视频广播（如DAB 和DVB）、欧洲和北美的高速无线局域网系统（如HIPERLAN2、IEEE 802.11a）、高比特率数字用户线（如ADSL、VDSL）以及电力线载波通信（PLC）中得到了广泛的应用。

[8]1.1.2 OFDM的应用目前，OFDM已经较为广泛的应用与非对称数字用户环路（ASDL）、高清晰度电视（HDTV）信号传输、数字视频广播（DVB）、无线局域网（WLAN）等领域，并开始应用于无线广域网（WWAN）和正在研究将其应用在下一代蜂窝网中。

IEEE的5GHz无线局域网标准802.11a和2GHz~11GHz的标准802.16a 均采用OFDM作为它的物理层标准。

欧洲电信标准化组织（ETSI）的宽带射频接入网（BRAN）的局域网标准也把OFDM定为它的调制标准技术。

[课本]1.2OFDM的优缺点OFDM主要由以下一些优点：①频谱利用率高。

为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。

②抗码间干扰（ISI）能力强。

OFDM将要传输的数据分担在多个并行的子载波上传输，将信道分成许多个子信道。

将基带码元均匀分散地对每个子信道的载波调制，若子信道的宽带足够小，则可以认为信道特性接近理想信道特性，码间串扰可以得到有效的克服。

③抗频率选择性衰落和窄带干扰能力强，具有优良的抗多径衰落能力和对信道变化的自适应能力，适用于衰落严重的无线信道中。

各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全的分离各路信号，每路子载波的调制是多进制调制，每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制，得到不同的信息传输速率并适时自适应性的改变调制以适应信道特性的变化。

OFDM的缺点主要由两个：①对信道产生的频率偏移和相位噪声很敏感。

[课本]由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的要求。

在传输过程中出现的信号频谱偏移或发射机与接收机本地振荡器之间存在频率偏差，都会使OFDM 系统子载波之间的正交性遭到破坏，导致子信道间干扰。

[8]②信号峰值功率和平均功率的比值较大，这将会降低射频功率放大器的效率。

[课本]多载波系统的输出式多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率，导致较大的峰值平均功率比。

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基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真

基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真

基于MATLAB的OFDM系统设计与仿真
何小雨
【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(037)003
【摘要】OFDM技术因能大幅提升通信系统的信道容量和传输速率、有效抑制多径衰落和抵抗码间干扰,成为无线通信的核心技术.基于LTE系统物理层所使用的OFDM技术,分析子载波正交性原理和调制过程,基于Simulink构建了一个OFDM 系统用于仿真.在搭建好系统后通过改变信道编码模块来模拟不同信道编码方式,通过对误码率的观察得到结论:众多信道编码方式中能使系统误码率最低的是LDPC 编码,将其广泛应用于OFDM通信系统后可使系统性能更优异.
【总页数】5页(P51-55)
【作者】何小雨
【作者单位】四川大学电气信息学院,四川成都610064
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.1
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1.基于Matlab的OFDM系统设计与仿真 [J], 马耀庭;方飞
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3.基于Simulink的OFDM系统设计与仿真 [J], 曹晓峰;陈利学;秦勃
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OFDM-MATLAB-仿真程序

OFDM-MATLAB-仿真程序

% --------------------------------------------- %% 参数定义%% --------------------------------------------- %NumLoop = 1000;NumSubc = 128;NumCP = 8;SyncDelay = 0;% 子载波数128% 位数/ 符号 2% 符号数/ 载波1000% 训练符号数0% 循环前缀长度8 (1/16)*T% 调制方式4-QAM% 多径信道数 3% IFFT Size 128% 信道最大时延 2% --------------------------------------------- %% QAM MODULATION %% --------------------------------------------- %% Generate the random binary stream for transmit testBitsTx = floor(rand(1,NumLoop*NumSubc)*2);% Modulate (Generates QAM symbols)% input: BitsTx(1,NumLoop*NumSubc); output: SymQAM(NumLoop,NumSubc/2) SymQAMtmp = reshape(BitsTx,2,NumLoop*NumSubc/2).';SymQAMtmptmp = bi2de(SymQAMtmp,2,'left-msb');% QAM modulation% 00->-1-i,01->-1+i,10->1-i,11->1+i% 利用查表法进行QAM星座映射QAMTable = [-1-i -1+i 1-i 1+i];SymQAM = QAMTable(SymQAMtmptmp+1);% --------------------------------------------- %% IFFT %% --------------------------------------------- %% input: SymQAM(NumLoop,NumSubc/2); output: SymIFFT(NumSubc,NumLoop) SymIFFT = zeros(NumSubc,NumLoop);SymIFFTtmp = reshape(SymQAM,NumSubc/2,NumLoop);SymIFFTtmptmp = zeros(NumSubc,NumLoop);SymIFFTtmptmp(1,:) = real(SymIFFTtmp(1,:)); % 实数SymIFFTtmptmp(NumSubc/2+1,:) = imag(SymIFFTtmp(1,:)); % 实数% 构造共轭对称矩阵SymIFFTtmptmp(2:NumSubc/2,:) = SymIFFTtmp(2:NumSubc/2,:);SymIFFTtmptmp((NumSubc/2+2):NumSubc,:) =flipdim(conj(SymIFFTtmp(2:NumSubc/2,:)),1);SymIFFT = ifft(SymIFFTtmptmp,NumSubc,1);% --------------------------------------------- %% Add cyclic prefix %% --------------------------------------------- %% input: SymIFFT(NumSubc,NumLoop); output: SymCP(NumSubc + NumCP,NumLoop) NumAddPrefix = NumSubc + NumCP;SymCP = zeros(NumAddPrefix,NumLoop);RowPrefix = (NumSubc - NumCP + 1):NumSubc;SymCP = [SymIFFT(RowPrefix,:);SymIFFT];% --------------------------------------------- %% Go through the channel %% --------------------------------------------- %% input: SymCP(NumSubc + NumCP,NumLoop); output: SymCh(1,(NumSubc + NumCP)*NumLoop)SymCh = zeros(1,(NumSubc + NumCP)*NumLoop);SymChtmp = SymCP(:).';Ch = [1 1/2 1/4];SymChtmptmp = filter(Ch,1,SymChtmp);% Add the AWGNBerSnrTable = zeros(20,3);for snr=0:19; % = SNR + 10*log10(log2(2));BerSnrTable(snr+1,1) = snr;SymCh = awgn(SymChtmptmp,snr,'measured');% --------------------------------------------- %% Remove Guard Intervals %% --------------------------------------------- %% input: SymCh(1,(NumSubc + NumCP)*NumLoop); output: SymDeCP(NumSubc,NumLoop) SymDeCP = zeros(NumSubc,NumLoop);SymDeCPtmp = reshape(SymCh,NumSubc + NumCP,NumLoop);SymDeCP = SymDeCPtmp((NumCP+1+SyncDelay):NumAddPrefix+SyncDelay,:);% --------------------------------------------- %% FFT %% --------------------------------------------- %% input: SymDeCP(NumSubc,NumLoop); output: SymFFT(NumSubc,NumLoop)SymFFT = fft(SymDeCP,NumSubc,1);% --------------------------------------------- %% Make Decision(Include DeQAM) %% --------------------------------------------- %% SymFFT(NumSubc,NumLoop); output: SymDec(NumSubc,NumLoop) SymDec = zeros(NumSubc,NumLoop);SymEqtmp(1,:) = SymFFT(1,:)+i*SymFFT(NumSubc/2+1,:); SymEqtmp(2:NumSubc/2,:) = SymFFT(2:NumSubc/2,:);for m = 1:NumLoopfor n = 1:NumSubc/2Real = real(SymEqtmp(n,m));Imag = imag(SymEqtmp(n,m));if( abs((Real -1)) < abs((Real +1)))SymDec(2*n-1,m) = 1;elseSymDec(2*n-1,m) = 0;endif( abs((Imag -1)) < abs((Imag +1 )) )SymDec(2*n,m) = 1;elseSymDec(2*n,m) = 0;endendend% Bit ErrorBitsRx = zeros(1,NumSubc*NumLoop);BitsRx = SymDec(:).';[Num,Ber] = symerr(BitsTx,BitsRx)BerSnrTable(snr+1,2) = Num ;BerSnrTable(snr+1,3) = Ber ;endfigure(1);subplot(2,1,1);semilogy(BerSnrTable(:,1),BerSnrTable(:,2),'o-');title('误比特数曲线');xlabel('SNR/dB');ylabel('误比特数');subplot(2,1,2);semilogy(BerSnrTable(:,1),BerSnrTable(:,3),'o-');title('误比特数曲线');xlabel('SNR/dB');ylabel('误比特数');。

基于Matlab的OFDM调制解调系统仿真实验

基于Matlab的OFDM调制解调系统仿真实验

基于Matlab的OFDM调制解调系统仿真实验付卫红;韦娟;刘乃安;李晓辉【摘要】本文在介绍OFDM调制解调技术原理的基础上,给出了基于Matlab仿真平台的OFDM调制解调系统仿真框图,详细介绍了关键模块的具体仿真实现方法,包括信号产生模块、基带调制模块、串并变换模块、IFFT模块等.最后对OFDM 调制解调系统性能进行了仿真和分析,结果验证了本文给出的仿真模型的正确性、合理性.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】5页(P139-143)【关键词】OFDM调制;OFDM解调;基带调制【作者】付卫红;韦娟;刘乃安;李晓辉【作者单位】西安电子科技大学,通信工程学院,陕西西安710071;西安电子科技大学,通信工程学院,陕西西安710071;西安电子科技大学,通信工程学院,陕西西安710071;西安电子科技大学,通信工程学院,陕西西安710071【正文语种】中文【中图分类】G426;TN910 引言“通信原理”是高校通信工程专业非常重要的一门基础课程[1]，该课程主要讲解了几种基本的调制方式，比如BPSK调制、QPSK调制、QAM调制、2ASK调制、2FSK调制等，这些调制方式是通信系统中应用的最基本的调制方式，它们都属于单载波的调制方式，频谱利用率相对较低。

正交频分复用OFDM调制则属于多载波调制，由于多载波之间相互重叠，因此频率利用率高，而且通过添加合适的循环前缀，能够有效地抗多径效应[2-4]。

OFDM调制技术的这些优点使其在第四代、第五代无线通信系统中得到了广泛应用[5，6]。

我校通信工程专业在“通信原理”这门课中简单介绍了OFDM调制的原理，并没有过多涉及OFDM调制信号的产生以及模拟实验方法。

为了让学生更好地了解OFDM技术基本原理、信号特点以及详细的实验仿真过程，本文给出了利用Matlab软件模拟仿真OFDM调制发射接收系统的详细过程，给出了仿真结果，对信号相关波形以及结果进行了分析[7，8]。

基于OFDM技术的电力线通信系统的MATLAB模拟

基于OFDM技术的电力线通信系统的MATLAB模拟

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２０ ０２年 第 ２期
基 于 ０Ｆ Ｍ 技 术 的 电 力线 通 信 系统 的 ＭＡＴ ＡＢ模 拟 Ｄ Ｌ
汪 晓岩 ， 樊 吴， 易浩 勇 ， 荣 久 孙
（ 电力 自动 化 研 究 院 柬 情研究 所 ， 苏 南 京 ２ ０ ０ ） 江 １０ ３
技术 并没有 被人们 重视 。随着数 字信 号处理 和微 电 ｆ技术 的 发 展 ， Ｆ Ｏ ＤＭ 技 术 的 工 程 实 现 成 为 可 能 ，
因此 ， 论是 在无线 通信 领 域还是 在有 线通 信领域 ， 无 人们又 开始关 注 Ｏ Ｉ 技术 ， Ｆ） Ｍ 而且 在 欧洲 数 字广播
关 键 词 ： ＤＭ 技 术 ； ＯＦ 电力线 通信 ； 算机建模 ； Ｌ Ｆ Ａ 计 Ｉａ Ｌ Ｂ Ｖ２
中圈分类 号 ： Ｎ １ ５ ９５８３ ｌ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ：０ ５ ６ １２ ０ 】２—０ ０ ０ １０ —７ ４ （０ ２ ０ ０２ ５
０ 引言
随 着 配 电 自动 化 对 电力 线 通 信 性 能要 求 的 提 高 ， 决在 电力 线 卜 行 可靠 、 解 进 快速 的数 据传 输 问题 已被 提 上 日程 『高 速 的 电力 线通信 也 将使 电力线 ｆ 【 ｉ 接 人 Ｉｔｒｅ 、 电力 线构 造 “ 能 大 厦” 及 实 现 ｎｅｎ ｔ用 智 以 家用 电器 自动化 等成 为 可能 但 电力线 毕竟 不 是为 传 输 数据 而 专门设计 的 ， 其阻 抗变 化 、 号衰减 和噪 信 声 干 扰 都 是 变 换 不 定 的 ， 此 用 电 力 线 实 现 高 速 率 因 的数据通 信存 在 着 很 多 问题 目前 ， 力 线 数据 通 电 信 所采 用的技 术 主要 有 窄带 高频 移频 键 控 （ ｓ 技 Ｆ Ｋ） 术 和扩频 （ ） 术等 移 频 键 控 ｒ 技 用频 带 窄 ， 速 但 率 低 、 干扰 性能 差 ； 频 技 术 速 率较 高 、 干扰 性 抗 扩 抗 能 优 异 ， 占用频带 宽 、 但 均衡 实现 复杂 。为了解 决这 些 矛 盾 ， 人 提 出 了将 正 交 频 分 复 用 （ Ｆ 有 Ｏ ＤＭ ： Ｏｒ ｔｏ ｏ ａ Ｆ ｅｕ ｎｙ Ｄｖｓ ｎ Ｍｕｔ ｌ ） 术 应 用 于 ｈ ｇ ｎ ｌ ｒｑ ｅｃ ｉｉｏ ｌｐｅ 技 ｉ ｉ ｘ 电力线 通信 的方 案 。 早在 ６ ０年 代 就有 人 提 出 了 ＯＨ） 技 术 ， 以 Ｍ 但 当时的技 术 条 件 ， 实 现 的 代 价 太 大 ， 以 ＯＦ Ｍ 其 所 Ｄ