毕业设计(论文)OFDM系统原理及仿真实现

毕业设计（论文）OFDM系统原理及仿真实现1－32目录摘要.....................................................................................................................................................2ABSTRACT...............................................................................................................................3第一章绪论..............................................................................................................................4第二章OFDM系统的基本介绍...........................................................................52.1OFDM的基本原理.....................................................................................................................52.1.1OFDM的产生和发展............................................................................................................62.1.2DFT的实现............................................................................................................................72.1.3保护间隔、循环前缀和子载波数的选择............................................................................82.1.4子载波调制与解调.............................................................................................................102.2OFDM系统的优缺点...............................................................................................................112.3OFDM系统的关键技术...........................................................................................................11第三章OFDM系统仿真实现...............................................................................133.1OFDM信号的时域及频域波形..........................................................................................133.2带外功率辐射以及加窗技术..............................................................................................153.3在不同信道环境和系统不同实现方式下的仿真..............................................................183.3.1调制与解调.........................................................................................................................183.3.2不同信道环境下的系统仿真实现......................................................................................203.3.3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........................................234.1不同信道环境下的误码特性.............................................................................................234.2不同系统实现方式下的误码特性.....................................................................................28第五章总结............................................................................................................................30毕业设计（论文）OFDM系统原理及仿真实现2－32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。毕业设计（论文）OFDM系统原理及仿真实现3－32ABSTRACTThispaperpresentsyouthebasicpricipleofOFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）andwhereitexcelsbasedonOFDMsystem,followingwiththeprospectiveofwirelessmobilecommunication.AfterabriefintroductiontoOFDMprinciple,itmainlyfocusesontheeffectofOFDMsystemunderdifferentchannelsandwithdifferentsystemrealizationsontheBinaryErrorRate(BER).Itmainlyincludestwokindsofchannels:theAWGNchannelandtheAWGNchannelwithRayleighfading.Inthelatter,wecomparetheBERwithtwodifferentsystemrealizations:onewithGuardedIntervals(GI),andtheotherwithout(GI).KeyWords:OFDM,DFT,AWGN,Rayleighfading,GI毕业设计（论文）OFDM系统原理及仿真实现4－32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。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM：GlobalSystemforMobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm公司推出了窄带码分多址（CDMA：Code-DivisionMultipleAccess）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此，码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。这些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。第二代移动通信系统主要是为支持话音和低速率的数据业务而设计的。但随着人们对通信业务范围和业务速率要求的不断提高，已有的第二代移动通信网将很难满足新的业务需求。为了适应新的市场需求，人们正在制定第三代（3G）移动通信系统。但是由于3G系统的核心网还没有完全脱离第二代移动通信系统的核心网结构，所以普遍认为第三代系统仅仅是一个从窄带向未来移动通信系统过渡的阶段。目前，人们已经把目光越来越多得投向超三代（beyong3G）的移动通信系统中，使其可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。若从技术层面来看，第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，三代以后的移动通信系统则以正交频分复用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）最受瞩目，特别是有不少专家学者针对OFDM技术在无线通信技术上的应用，提供了相关的理论基础，例如无线区域环路（WLL：WirelessLocalLoop）、数字音讯广播（DAB:DigitalAudioBroadcasting）等，都将在未来采用OFDM技术。目前世界范围内存在有多种数字无线通信系统，然而基于支持话音业务的电路交换模式的第二代移动通信系统不能满足多媒体业务的需要,但是对于高速数据业务来说，单载波TDMA（TimeDivisionMultipleAccess）系统和窄带CDMA系统中都存在很大的缺陷。由于无线信道存在时延扩展，而且高速信息流的符号宽度又相对较窄，所以符号之间会存在较严重的符号间干扰（ISI：Inter-SymbolInterference），因此对单载波TDMA系统中使用的均衡器提出非常高的要求，即抽头数量要足够大，训练符号要足够多，训练时间要足够长，而均衡算法的复杂度也会大大增加。对于窄带CDMA来说，其主要问题在于扩频增益与高速数据流之间的矛盾。保证相同带宽的前提下，高速数据流所使用的扩频增益就不能太高，这样就大大限制了CDMA系统噪声平均的优点，从而使得毕业设计（论文）OFDM系统原理及仿真实现5－32系统的软容量受到一定的影响，如果保持原来的扩频增益，则必须要相应的提高带宽。此外，CDMA系统内的一个非常重要的特点