OFDM通信系统的原理及仿真分析_基于Matlab(可以用课程报告)

课程设计报告

题目名称： OFDM通信系统仿真分析 题目类型： 课程设计 学生姓名： XXX 院 （系）： 信息学院 专业班级： XXXXXXX班 时 间：XX年X月X日 至 XX年X月X日

目录

1 OFDM基本原理 ............................................................................................................... 1

1.1 OFDM定义 ......................................................................................................... 1 1.2 OFDM的主要思想 ............................................................................................. 1

1.2.1 Orthogonality（正交）的基本概念 ......................................................... 2 1.2.2 正交在通信系统中的应用 ......................................................................... 3 1.3 从FDM到OFDM .............................................................................................. 5

1.3.1频分复用（FDM） ..................................................................................... 5 1.3.2 正交频分复用（OFDM） .......................................................................... 6

1.4 OFDM技术的特点 ........................................................................................... 11 1.4.1 OFDM的优点 ......................................................................................... 11 1.4.2 OFDM的缺点 ............................................................................................ 12 1.5 OFDM的具体实现 ........................................................................................... 14 1.5.1 离散傅里叶变换（DFT）与快速离散傅里叶变换（FFT） ............... 14 1.5.2 用FFT与IFFT实现OFDM ................................................................. 16

2 基于MATLAB的OFDM通信系统仿真 .......................................................................... 19

2.1 Matlab介绍 ....................................................................................................... 19 2.2 OFDM通信系统实例 ....................................................................................... 20

2.2.1 数字调制（16QAM/QPSK） ................................................................ 20 2.2.2 插入导频（Pilot Insertion）的作用 ...................................................... 22 2.2.3 插入保护间隔（Guard Insertion）的作用 ............................................ 22 2.2.4 OFDM基本参数的选择 ......................................................................... 23 2.3 OFDM通信系统MATLAB仿真流程 ............................................................. 24

2.3.1 OFDM通信系统具体参数的确定 ......................................................... 24 2.3.2 OFDM的MATLAB程序流程 .............................................................. 24

3 OFDM通信系统仿真结果分析 ..................................................................................... 25

3.1 基带数据的产生 .................................................................................................. 25 3.2 信道编码与QPSK调制 ...................................................................................... 26 3.3 插入导频与串并转换 .......................................................................................... 27 3.4 IFFT（OFDM调制） ....................................................................................... 28 3.5 加入循环前缀 ...................................................................................................... 28 3.6 生成发送——并串转换 ...................................................................................... 29 3.7 信号的接收 .......................................................................................................... 30 3.8 误码率分析 .......................................................................................................... 31 附录（源程序） ................................................................................................................. 33

OFDM基本原理

1 OFDM基本原理

在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽要宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。在过去的频分复用（FDM）系统中，整个带宽分成N个子频带，子频带之间不重叠，为了避免子频带间相互干扰，频带间通常加保护带宽，但这会使频谱利用率很低，而频谱资源作为通信系统中最为宝贵的资源，为了提高通信系统的频谱利用率，正交频分复用（OFDM）的思想应运而生。

1.1 OFDM定义

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。

OFDM通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。OFDM技术由MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）发展而来。OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一，它的调制和解调是分别基于IFFT和FFT来实现的，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案是LTE的关键技术之一。

1.2 OFDM的主要思想

OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ISI）。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

显然，OFDM中的各个载波是相互正交的，每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期，每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠，这样便减小了载波间的干扰。由于载波间有部分重叠，所以它比传统的FDMA提高了频带利用率。此外，OFDM高速信息数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干子信道中传输，每个子信道中的符号周期相对增加，这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。

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