【正文】 擾的 能力很強，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道； (6) 與單載波系統(tǒng)相比，對采樣定時偏移不敏感。 OFDM 技術(shù)的優(yōu)點主要有： 3 (1) OFDM 調(diào)制方式適用于多徑和衰落信道中 的高速數(shù)據(jù)傳輸。交織和編碼能夠使 OFDM系統(tǒng)獲得良好的頻率和時間二維分集。當然，循環(huán)擴展的引入會導致少量的信噪比損失。另一個重要貢獻來自 和 ，他個人提出了采用循環(huán)前綴來解決色散信道中子載波間的正交性問題。為對抗符號間干擾和載波聞干擾，他們提出在符號間插入一段空白時隙作為保護間隔。 1971 年， 和 提出用傅立葉變換 (DFT)進基帶 OFDM 調(diào)制和解調(diào)。 1966 年， 分析了在多載波通信系統(tǒng)中如何使經(jīng)過濾波 后 帶限的子載波保持正交。在傳統(tǒng)的多載波頻分復用系統(tǒng)中，各個子信道采用不同的載波并行傳送數(shù)據(jù)，子載波之間間隔足夠遠，采用隔離帶來防止頻譜重疊，故頻譜效率很低。本文首先簡要介紹 OFDM基本原理 ,在這個基礎(chǔ)上建立了 OFDM仿真模型 ,然后通過加保護時隙及進行信道估計 , 分析 OFDM 系統(tǒng)在 AWGN和多徑 Rayleigh衰 2 落信道下 不用的插入算法 的性能 ,最后給出仿真結(jié)果。而且信道利用率很高 ,這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要。 OFDM通過多個正交的子載波將串行的數(shù)據(jù)并行傳輸 ,可以增大碼元的寬度 ,減少單個碼元占用的頻帶 ,抵抗多徑引起的頻率選擇性衰落 。 OFDM與 CDMA技術(shù)結(jié)合主要有兩種形式 , 一種是多 載波CDMA(MCCDMA) , 一種是多載波直擴 CDMA (MCDSCDMA) 。80 年代 ,OFDM的研究主要用在高速調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字移動通信及高密度錄音帶中 。多載波調(diào)制原理最早在 20 世紀 60 年代中期由 Collins kinep lex 提出。因此， 建立適合自己研究方向的 OFDM 模型， 無論是為了理解 OFDM 技術(shù)的理論，還是對后續(xù)的 OFDM 與其他技術(shù)相結(jié)合的研究工作，都有著非常重要意義?；旧峡梢源_定， OFDM/OFDMA、 MIMO和智能天線等技術(shù)將成為 4G 的主流技術(shù)。 現(xiàn)代移動通信發(fā)展至今，已經(jīng)經(jīng)歷了三代，而 3G 的后續(xù)技術(shù)也在加 速研究中。 Channel estimation III 目 次 1 概述 .............................................................. 1 OFDM 的發(fā)展及其現(xiàn)狀 .......................................... 2 OFDM 的優(yōu)缺點 ................................................ 2 2 OFDM 的基本原理 ................................................... 4 基于 IFFT/FFT 的 OFDM 系統(tǒng)模型 ................................ 4 OFDM 信號的頻譜特性 .......................................... 7 0FDM 系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)解析 ..................................... 8 加窗 ....................................................... 10 3 循環(huán)前綴及信道估計對系統(tǒng)誤碼率的改善分析 ......................... 13 循環(huán)前綴 .................................................... 13 OFDM 系統(tǒng)的峰值平均功率比 ................................... 17 信道估計 .................................................... 18 信道估計概述 .......................................... 18 基于導頻的信道估計方法 ................................ 19 信道的插值方法 ........................................ 20 仿真結(jié)果及分析 ........................................ 21 結(jié) 論 ............................................................. 22 致 謝 ............................................................. 23 參 考 文 獻 ........................................................ 24 附 錄 ............................................................. 26 1 1 概述 隨著移動通信和無線因特網(wǎng)需求的不斷增長，越來越需要高速無線系統(tǒng)設(shè)計，而這其中的一個最直接的挑戰(zhàn)就是克服無線信道帶來的嚴重的頻率選擇性衰落。 Simulation。循環(huán)前綴 。 關(guān)鍵詞 : 正交頻分復用 。在給出 OFDM系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上 ,用 MATLAB語言實現(xiàn)了傳輸系統(tǒng) 中的計算機仿真并給出參考設(shè)計程序。 2020 屆畢業(yè)生 畢業(yè)論文 題 目 : 基于 MATLAB 的 OFDM 系統(tǒng)仿真及分析 院系名稱： 信息科學 專業(yè)班級： 電信 學生姓名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 教授 2020年 6 月 2 日 I 摘 要 正交頻分復用 (OFDM) 是 第四代移動通信的核心技術(shù)。該文首先簡要介紹了OFDM的發(fā)展狀況及基本原理 , 文章對 OFDM 系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)進行了解析，得到了 OFDM 符號的一般表達式，給出了 OFDM 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計公式和加窗技術(shù)的原理及基于 IFFT/FFT 實現(xiàn)的 OFDM 系統(tǒng)模型，闡述了運用 IDFT 和 DFT 實現(xiàn) OFDM 系統(tǒng)的根源所在 ,重點研究了理想同步情況下 ,保護時隙 (CP)、加循環(huán)前綴前后和不同的信道內(nèi)插方法在高斯信道和多徑瑞利衰落信道下對 OFDM系統(tǒng)性能的影響。最后給出在不同的信道條件下 ,研究 保護時隙、循環(huán)前綴、信道采用 LS估計方法對 OFDM系統(tǒng)誤碼率影響的比較曲線 ,得出了較理想的結(jié)論。仿真 。信道估計 II Title: MATLAB Simulation and Performance Analysis of OFDM System ABSTRACT OFDM is the key technology of 4G in the field of mobile munication. In this article OFDM basic principle is briefly introduced. This paper analyzes the modulation and demodulation of OFDM system, obtaining a general expression of OFDM mark, and giving the design formulas of system parameters, principle of windowing technique, OFDM system model based on IFFT/FFT, the origin which achieves the OFDM system by using IDFT and DFT. Then, the influence of CP and different channel estimation on the system performance is emphatically analyzed respectively in Gauss and Rayleigh fading channels in the condition of ideal synchronization. Besides, based on the given system model OFDM system is puter simulated with MATLAB language and the referential design procedure is given. Finally, the BER curves of CP and channel estimation are given and pared. The conclusion is satisfactory. KEYWORDS:OFDM。 CP。正交頻分復用 （ OFDM） 技術(shù)可以很好地克服無線信道的頻率選擇性衰落，由于其簡單高效， OFDM已成為實現(xiàn)未來無線高速通信系統(tǒng)中最核心的技術(shù)之一。目前，國際標準化組織正在推動無線傳輸技術(shù)從 2Mb/s 的傳輸速率向100Mb/s 和 1000Mb/s 的目標發(fā)展，對 4G 的定義也已經(jīng)逐漸清晰起來。OFDM 相關(guān)的技術(shù)很多， 實際應(yīng)用中的 OFDM 復雜度很高。 OFDM是一種特殊的多載波調(diào)制技術(shù) ,它利用載波間的 正交性進一步提高頻譜利用率 ,而且可以抗窄帶干擾和多徑衰落。 70 年代 ,主要用于美國軍用無線高頻通信系統(tǒng) 。90 年代以后 ,OFDM主要用在非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路 (ADSL) 、 ETSI 標準的數(shù)字音廣播 (DAB) 、數(shù)字視頻廣播 (DVB) 、高清晰度電視 (HDTV) 、無線局域網(wǎng) (WLAN)等 。前者是頻域擴展和多載波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合 ,后 者是時域擴展和多載波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合?？梢杂行Э朔a間串擾 ( ISI) ,降低系統(tǒng)對均衡技術(shù)的要求 ,適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸 。這些方案都是基于 OFDM 之上的 , 因此 , 研究 OFDM系統(tǒng)的性能就顯得非常必要。 OFDM 的發(fā)展及其現(xiàn)狀 OFDM 是一種特殊的多載波頻分復用 (FDM)技術(shù)。在均衡器未被采用以前，人們就是用這種多載波方式在時間色散信道中 進行高速通信的。隨后不久 給出了一篇性能分析的文章，他指出在設(shè)計一個有效的并行傳輸系統(tǒng)時，應(yīng)該把注意力更多地集中在減少相鄰信道的串擾上，而不是使各個獨立的信道工作得更好，因為此時信道串擾是造成信號失真的主要因素。通過 DFT 進行 OFDM 基帶調(diào)制和解調(diào)避免了生成多個子載波和多個窄帶帶通濾 波器，使系統(tǒng)的模擬前端由多個變?yōu)橐粋€，同時由于DFT 可以用 FFT 來快速實現(xiàn)，這進一步降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度。他們的系統(tǒng)雖然沒有能在色散信道中獲得很好的子載波正交性，但對 OFDM 仍是一個很大貢獻。當信道響應(yīng)長度小于循環(huán)擴展時，循環(huán)前綴的存在使信號與信道響應(yīng)的線性卷積變成循環(huán)卷積，從而使色散 OFDM信號可以通過頻域單點均衡進行去相 關(guān)。由于無線信道的多徑傳播會使寬帶 OFDM 信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落，導致各個子信道上的信噪比不同，因此實際的 OFDM 系統(tǒng)都是與交織、糾錯編碼結(jié)合在一起，形成編碼的正交頻分復用 (COFDM)。 OFDM 的優(yōu)缺點 雖然 OFDM已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但是在使用中我們也要清楚的認識到它的優(yōu)缺點，下面簡要的從這兩方面介紹下 OFDM。當信道因為多徑的影響出現(xiàn)頻率選擇性衰落時，只有落在頻率凹陷處的載波及其攜帶的信息受到影響，其它子載波未受損害；。 OFDM 技術(shù)的缺點主要有： (1) 由于要求各子載波正交，所以對頻率偏移和相位噪聲很敏感； (2) 由于各子載波相互獨立，峰值功率與均值功率比相對較大，且隨子載波數(shù)目的增加而增加。 國外對 OFDM 技術(shù)的研究已有近 50 年的歷史。其應(yīng)用主要有： (1) 廣泛應(yīng)用于音頻和視頻傳輸中，如歐洲數(shù)字音頻廣播 18J(DAB)、 數(shù)字視頻廣播 (DVB)以及日本的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播 (ISDB)等； (2) 非對稱數(shù)字用戶鏈路 (ADSL)； (3) 無線局域網(wǎng)標準 、 歐洲電信標準協(xié)會 (ETSI)推出的局域網(wǎng)標準 Hyperlan2 等； (4) 無線城域網(wǎng)標準 ； (5) 已具雛形的 4G 蜂窩系統(tǒng)； 4 2 OFDM 的基本原理 在寬帶無線通信系統(tǒng)中，影響高速信息傳輸?shù)淖钪饕活惛蓴_是頻率選擇性干擾。為克服這類衰落，一個很自然的想法是在信道上劃分多個子信道，使每一個子信道的頻率特性都近似于平坦，使用這些獨立的子信道傳輸信號并在接收機中予以合并，以實現(xiàn)信號的頻率分集，這就是多載波調(diào)制的基本思想。還可以 在 OFDM 符號之間插入保護間隔，令保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，最大限度的消除由于多徑帶來的符號間干擾。根據(jù)所采用調(diào)制方式的不同，每個組包含的比特數(shù)可以不同 ,設(shè)第 K 組的比特數(shù)