基于Matlab的OFDM系统设计及分析.doc

目录 设计总说明 I The total designed to show that V 1绪论 1 1.1课题背景 1 1.2 无线通信 1 1.2.1 无线通信概述 1 1.2.2 无线信道特性 2 1.3 OFDM系统介绍 3 1.3.1 OFDM的概述 3 1.3.2 OFDM的应用 4 1.3.3 OFDM的关键技术 5 1.3.4 OFDM系统的优点及缺点 7 1.4 MATLAB特点与功能 9 2 OFDM系统的基本原理 11 2.1 OFDM技术原理 11 2.2 基于IFFT/FFT 的OFDM 系统模型 12 2.3 OFDM信号的频谱特性 14 2.4 串并转换 15 3 OFDM系统在MATLAB上的仿真分析 16 3.1 0FDM 系统调制与解调解析 16 3.2 加窗 18 3.3 AWGNA信道下的仿真 20 3.3.1加入高斯白噪声前后分析对比 20 3.3.2 BER性能曲线 21 4对系统误码率的改善分析 23 4.1循环前缀 23 4.2 OFDM系统的峰值平均功率比 27 4.3信道估计 28 4.3.1信道估计概述 28 4.3.2基于导频的信道估计方法 29 4.3.3信道的插值方法 29 4.3.4仿真结果及分析 30 5总结 32 5.1完成的主要工作 32 5.2不足与展望 32 参考文献 34 附录 35 致谢 50 基于Matlab的OFDM系统设计及分析 设计总说明 正交频分复用是一种历史悠久的多载波调制技术，最早在20世纪中期的时候，在通信领域，研究者们做了大量的卓有成效的研究工作，对多载波调制理论进行了研究，并论证了利用多载波调制技术能够对整体系统性能进行优化。当时许多专家学者对这频域非常密集的多载波调制的OFDM系统产生了巨大的关注。然而那个时候的数字信号处理技术还没有得到足够的成长，OFDM也因此没有得到普遍的关注和使用。 在20世纪90年代，随着数字信号处理技术的日渐成熟，OFDM技术在告诉数据传输方面得到了人们的重视，已经普遍应用于数字音频广播（如DAB和DBA）、无线局域网、电话上的数字传输（VDSL和ADSL）和电力线通信（homeplugav和BPL）等领域。 2004年，已经作为3G核心之一的WiMAX影响力的扩大强烈迫使传统电信领域的标准化组织3GPP启动了它的长期演进计划，以OFDM为基础的多址接入技术在这次以空中接口技术的较量中，通过下行OFDMA和上行SC-FDMA奠定巨大优势获得胜利，这也意味着未来的一段时间移动通讯系统中将出现OFDM一统天下的局面。 正交频分复用（OFDM）技术能够有效的避免有符号间干扰信道，因为其简易高效，现已成为现今无线高速通讯整体中不可或缺的主要技术之一。本文最开始介绍了无线通信的发展史以及到现在的移动通信系统中的OFDM采用多种新技术所以具备更高的带宽利用率和克服符号间干扰与突发噪声的能力，也因其子载波彼此之间存在正交性，能让其频谱互相叠加，对比一般的频分复用，OFDM能够尽可能地操控频谱资源去扩大系统容量，最主要的是它的灵活开放性能很好地符合多媒体通讯的特点，将包含数据、语音、影像等多种多样的多媒体业务高效完善地传达出去。并简略阐述了仿真必须用到的MATLAB的可靠的数值和符号运算功能，简易的符号语言，可视化的特点。 文章对OFDM 系统进行了概述以及当今社会普遍应用的主要原因在于它能够将宽带有符号间干扰信道改造为一系列衰落信道，这也表明，带宽利用率是非常高的，和高速离散傅里叶变换（DFT）技术来实现调制和解调，且选用联合编码技术，使其能够有很强的抗衰减特点及可与多种接入方式结合使用的优势与需要补足的地方，如OFDM对系统定时和频率偏移敏感和存在较高的峰值平均功率比，同时由于无线信道的不稳定性，且发射端载波和本地振荡器的频率偏差，所以产生的频率存在一定偏差使OFDM整体出现问题。同时，就OFDM系统的基本原理进行了讨论，事实上，它是用N个子载波信道切割成相应的子信道，因为这些子信道调制，实现多个数据的频域并行传输，这点和OFDM的原理差不多，唯一的区别就是OFDM技术很好的抓住了其控制特点，使其整个体系中每个子信道的载波相互正交，频谱彼此叠加，所以频谱利用率有所提升并减少了每一个子载波之间的影响。得到了OFDM为了保证不同子信道上承载的数据在接收端可以正常分离，必须保证自信道之间的“正交性”，也就是说并行传输子信道并不是无限随意划分的。所谓的正交性在时域应体现为： 在频域体现为： OFDM所采用的信号设计形式是满足正交性要求的最佳信号设计，满足频域奈奎斯特采样定律的最密的采样，它的正交性是根据在某一个积分时间内所有子载波都是整周期而且不同载波之间周期个数不同来实现的。这样，就利用了子载波