基于matlab的OFDM系统仿真

基于Matlab的OFDM系统仿真及分析SimulationandPerformanceAnalysisofOFDMSystemBasedonMatlab毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业电子信息工程毕业设计题目基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析指导教师姓名指导教师职称评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任)签字：年月日毕业论文任务书题目基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析学生姓名学号班级专业电子信息工程承担指导任务单位导师姓名导师职称一、主要内容1.对OFDM系统用MATLAB软件进行计算机仿真，2.通过编程，对OFDM系统的通信系统进行建模；3.OFDM系统中参数选择及调制方式；4.OFDM系统基本原理；二、基本要求1.熟练掌握Matlab工具箱的运行环境及其仿真编程语言；2.通过系统仿真了解重要参数的设置对系统性能的影响;3.通过调整参数使系统最优化；4.在仿真过程中也遇到了一些问题，需要进一步解决参数的进一步优化及如何与高效信道编码技术相结合的问题，从而使OFDM更加适应未来通信发展的需要。三、主要技术指标1.OFDM参数设置选定2.利用Matlab工具箱做出离散傅里叶变换及离散傅里叶逆变换3.QPSK调制解调技术4.同步技术四、应收集的资料及参考文献收集Matlab工具箱的使用等方面的资料和相关的OFDM参考文献。论文正文不少于1万字，查阅文献资料不少于10篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。五、进度计划第1周—第3周收集资料，完成开题报告第4周需求分析，概要设计第5周—第7周详细设计第8周中期检查第9周—第12周写论文第13周—第14周论文审核定稿第15周—第16周答辩教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目基于Matlab的OFDM系统仿真分析学生姓名学号班级专业电子信息工程一、研究背景OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）是一种特殊的多载波频分复用技术，它利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率，可以有效的抗频率选择性衰落和抗多径衰落。在对通信要求不断增长和技术的不断进步下，带宽化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一。在移动通信、广播通信等信道中，由于云层、大山和各种高层建筑的影响，产生了严重的多径衰落现象，从而引起了严重的码间干扰。然而在过去传统的方法中，是使用自适应均衡技术解决多径衰落的问题，但是随着传输带宽的不断增加，复杂度和成本也不断增加，因此，在无线带宽接入以及第四代移动通信中OFDM技术将成为核心技术。二、研究目的和意义研究目的：对OFDM调制技术的基本理论知识及设计原理、方法做详细的理论分析，与普通的OFDM进行比较，说明其优越性，利用Matlab实现对OFDM的系统仿真分析。研究意义：OFDM是一种高效并行多载波传输技术，将所传送的串行数据分解并调制到多个并行的正交子信道中，使得每个子信道的码元宽度大于信道时延扩展，再加入循环前缀，保证系统不受多径干扰引起的码间干扰的影响。三、国内外研究现状和发展趋势20世纪70年代，韦斯坦（Weinstein）和艾伯特（Ebert）提出应用离散傅里叶变换（DFT）进行基带OFDM调制与解调，这样就避免生成多个子载波和多个窄带带通滤波器，同时可以用FFT来快速实现，这更进一步降低了系统实现的复杂性。但是FFT在实际应用中，实现傅里叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素都成为OFDM技术实现的制约条件。在很长的一段时间里，OFDM理论迈向实践的脚步放缓了。直到后来经过大量研究，终于在20世纪80年代取得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，自此，OFDM走上了通信的舞台。同时随着DSP芯片技术的发展，以及各种应用的成熟，OFDM技术会不断发展完善。四、主要研究内容及要解决的问题OFDM形成的主要过程：首先，在N1个经过数字调制的符号后面补零，构成N2个输入值序列，再进行IFFT计算。然后，IFFT输出的最后L1个样值被插入到OFDM符号的最前面，而且IFFT输出的最前面L1个样值被插入到OFDM符号的最后面。再经过数模转换、射频调制，最后发送。1.确定参数需要确定的参数是：子信道，子载波数，FFT长度，每次使用的OFDM符号数，调制度水平，符号速率，比特率，保护间隔长度，信噪比。2.产生数据使用随机数产生器产生一个m序列。3.子载波调制OFDM采用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM这4种调制方式。4.串并转换和并串转换串并转换是将一路高速数据转换成多路低速数据，用解复用模块实现。5.IFFT在实际运用中，信号的产生和解调都是采用数字信号处理的方法来实现的，此时要对信号进行抽样，形成离散时间信号。IDFT可以采用快速反傅里叶变换（IFFT）来实现得到更快的处理速度。6.插入循环前缀插入循环前缀也就是加入保护间隔，由IFFT运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据，并将符号尾部G长度的数据加到头部，构成循环前缀。如果加入空的间隔，在多径传播的影响下，会造成载波间干扰。保护见个的长度G应该大于多径时的扩张的最大值。利用循环前缀和加入特殊的OFDM训练符号等方法，可以较好的时间同步和频率同步。7.信道传输信道可分为多径实验信道和高斯白噪声信道。多径时延信道直射波和延迟波对于标准时间按照固定比率递减，因此多径时延信道参数为比率和最大延迟时间。8.同步同步是决定OFDM系统高性能十分重要的方面。实际OFDM系统都有同步过称，主要的同步方法有使用导频、循环前缀和忙算法三种。研究目的为同步的可以详细实现本步，基本的方针可以略过此步，假设接收端已经于发射端同步。9.去掉循环前缀根据同步得到的数据，分别将给每个符号的同相分量和正交分量开头的保护间隔去掉。10.FFT与发送端的IFFT互为逆变换。11.子载波解调FFT后的同相粉脸感和正交分量两组数据在星座图上对饮高的点，由于噪声和信道的影响，不再是严格的发送端的星座图。将得到的星座图上的点按照最近原则判决为原星座图上的点，并按映射规则还原为一组数据。解调也有很多方法，例如：差分解调、相干解调。五、预期结果通过对MATLAB仿真工具的学习，以及对正交频分复用系统原理进行了分析，加以运用实际操作完成此次毕业设计。编写MATLAB语言，实现OFDM系统的仿真，并对其进行分析，最后得到一些OFDM系统的优缺点。指导教师签字时间年月日摘要在无线通信系统中，存在着各种严重的衰落，例如频率选择性衰落、快衰落和慢衰落，以及由于各种物体对传输信号的反射引起的多径传播，而由此引起的符号间干扰是无线通信系统设计中必须考虑的问题，特别是在高速传输的环境中。而正交频分复用（OFDM）正是为了解决这些问题提出的，它是第四代移动通信的核心技术之一。OFDM是一种特殊的多载波传输方案，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，是目前已知的频谱利用率最高的一种通信系统，具有传输速度快、抗多径干扰能力强的优点。目前，OFDM技术在数字音频广播、地面数字视频广播、无线局域网等领域得到广泛应用。本文论述了OFDM的基本原理以及信号调制技术，给出了OFDM系统模型，并从频域的角度分析OFDM信号的性质及DFT实现，最后用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，对OFDM调制系统中主要传输技术、基本参数的选择、同步及关键技术和仿真实现进行了相关的讨论。关键词：OFDM多载波系统仿真MATLABAbstractTherearesomesevereproblemsinwirelesscommunicationsystems,suchasfrequencyselectivefading,fastfadingandslowfading,andvariousobjectsofreflectionledtothetransmittedsignalmultipathpropagation.Theresultinginter-symbolinterference(ISI)isawirelesscommunicationsystemdesignissuesthatmustbeconsidered,especiallyinthehigh-speedtransmissionenvironment.Orthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM)isproposedtosolvetheseproblems,itisthecoretechnologyofthefourthgenerationmobilecommunication.OFDMisaspecialmulti-carriertransmissionscheme,itcombinessometechnologiessuchasfiguremodulation,digitalsignalprocessing,multi-carriertransmission.Itisthemaximumutilizationofthespectrumcommunicationsystem,withtheadvantagesoffastertransferrates,anti-multipathinterference.Currentlyknownatpresent,OFDMtechnologyiswidelyusedinthedigitalaudiobroadcasting,terrestrialdigitalvideobroadcastingandwirelessLAN.Thispaperintroducetheorthogonalfrequencydivisionmultiplexingbasicprincipleanddiscussessignalmodulationtechnology,then,givenOFDMsystemmodel,andanalysisthenatureandDFTrealizationofOFDMsignalsfromthepointofviewoffrequencydomain.Finally,basedonthegivensystemmodel,OFDMsystemiscomputersimulatedwithMATLABlanguageandthereferentialdesignprocedureisgiven.DiscussinginthesystemofOFDMmodulationtransmissiontechnology,basicparameterselection,systemofsynchronous,keytechnologyandOFDMsystemsimulation.Keywords：OFDMMulti-carrierSystemSimulationMATLABI目录第1章绪论···········································································································11.1课题研究目的及意义························································································11.2国内外研究现状······························································································11.3课题研究的主要内容······················································································