【正文】 抗脈沖及窄帶干擾的 能力很強(qiáng)，因?yàn)檫@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(duì)采樣定時(shí)偏移不敏感。 OFDM 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(shí)間二維分集。當(dāng)然，循環(huán)擴(kuò)展的引入會(huì)導(dǎo)致少量的信噪比損失。另一個(gè)重要貢獻(xiàn)來(lái)自 和 ，他個(gè)人提出了采用循環(huán)前綴來(lái)解決色散信道中子載波間的正交性問題。為對(duì)抗符號(hào)間干擾和載波聞干擾，他們提出在符號(hào)間插入一段空白時(shí)隙作為保護(hù)間隔。 1971 年， 和 提出用傅立葉變換 (DFT)進(jìn)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(guò)濾波 后 帶限的子載波保持正交。在傳統(tǒng)的多載波頻分復(fù)用系統(tǒng)中，各個(gè)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(yuǎn)，采用隔離帶來(lái)防止頻譜重疊，故頻譜效率很低。本文首先簡(jiǎn)要介紹 OFDM基本原理 ,在這個(gè)基礎(chǔ)上建立了 OFDM仿真模型 ,然后通過(guò)加保護(hù)時(shí)隙及進(jìn)行信道估計(jì) , 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(diǎn)在頻譜資源有限的無(wú)線環(huán)境中尤為重要。 OFDM通過(guò)多個(gè)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(gè)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(kuò) 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(dòng)通信及高密度錄音帶中 。多載波調(diào)制原理最早在 20 世紀(jì) 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(wú)論是為了理解 OFDM 技術(shù)的理論，還是對(duì)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(dòng)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(diǎn) ................................................ 2 2 OFDM 的基本原理 ................................................... 4 基于 IFFT/FFT 的 OFDM 系統(tǒng)模型 ................................ 4 OFDM 信號(hào)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(jì)對(duì)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(jì) .................................................... 18 信道估計(jì)概述 .......................................... 18 基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)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(xiàn) ........................................................ 24 附 錄 ............................................................. 26 1 1 概述 隨著移動(dòng)通信和無(wú)線因特網(wǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，越來(lái)越需要高速無(wú)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而這其中的一個(gè)最直接的挑戰(zhàn)就是克服無(wú)線信道帶來(lái)的嚴(yán)重的頻率選擇性衰落。 Simulation。循環(huán)前綴 。 關(guān)鍵詞 : 正交頻分復(fù)用 。在給出 OFDM系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上 ,用 MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了傳輸系統(tǒng) 中的計(jì)算機(jī)仿真并給出參考設(shè)計(jì)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(xué) 專業(yè)班級(jí)： 電信 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 教授 2020年 6 月 2 日 I 摘 要 正交頻分復(fù)用 (OFDM) 是 第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。該文首先簡(jiǎn)要介紹了OFDM的發(fā)展?fàn)顩r及基本原理 , 文章對(duì) OFDM 系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了解析，得到了 OFDM 符號(hào)的一般表達(dá)式，給出了 OFDM 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)公式和加窗技術(shù)的原理及基于 IFFT/FFT 實(shí)現(xiàn)的 OFDM 系統(tǒng)模型，闡述了運(yùn)用 IDFT 和 DFT 實(shí)現(xiàn) OFDM 系統(tǒng)的根源所在 ,重點(diǎn)研究了理想同步情況下 ,保護(hù)時(shí)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(duì) 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(hù)時(shí)隙、循環(huán)前綴、信道采用 LS估計(jì)方法對(duì) 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(jì) 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(fù)用 （ OFDM） 技術(shù)可以很好地克服無(wú)線信道的頻率選擇性衰落，由于其簡(jiǎn)單高效， OFDM已成為實(shí)現(xiàn)未來(lái)無(wú)線高速通信系統(tǒng)中最核心的技術(shù)之一。目前，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織正在推動(dòng)無(wú)線傳輸技術(shù)從 2Mb/s 的傳輸速率向100Mb/s 和 1000Mb/s 的目標(biāo)發(fā)展，對(duì) 4G 的定義也已經(jīng)逐漸清晰起來(lái)。OFDM 相關(guān)的技術(shù)很多， 實(shí)際應(yīng)用中的 OFDM 復(fù)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(jìn)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(guó)軍用無(wú)線高頻通信系統(tǒng) 。90 年代以后 ,OFDM主要用在非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路 (ADSL) 、 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音廣播 (DAB) 、數(shù)字視頻廣播 (DVB) 、高清晰度電視 (HDTV) 、無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)等 。前者是頻域擴(kuò)展和多載波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合 ,后 者是時(shí)域擴(kuò)展和多載波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合?？梢杂行Э朔a間串?dāng)_ ( ISI) ,降低系統(tǒng)對(duì)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(fù)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(shí)間色散信道中 進(jìn)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(jì)一個(gè)有效的并行傳輸系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該把注意力更多地集中在減少相鄰信道的串?dāng)_上，而不是使各個(gè)獨(dú)立的信道工作得更好，因?yàn)榇藭r(shí)信道串?dāng)_是造成信號(hào)失真的主要因素。通過(guò) DFT 進(jìn)行 OFDM 基帶調(diào)制和解調(diào)避免了生成多個(gè)子載波和多個(gè)窄帶帶通濾 波器，使系統(tǒng)的模擬前端由多個(gè)變?yōu)橐粋€(gè)，同時(shí)由于DFT 可以用 FFT 來(lái)快速實(shí)現(xiàn)，這進(jìn)一步降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)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(duì) OFDM 仍是一個(gè)很大貢獻(xiàn)。當(dāng)信道響應(yīng)長(zhǎng)度小于循環(huán)擴(kuò)展時(shí)，循環(huán)前綴的存在使信號(hào)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(hào)可以通過(guò)頻域單點(diǎn)均衡進(jìn)行去相 關(guān)。由于無(wú)線信道的多徑傳播會(huì)使寬帶 OFDM 信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落，導(dǎo)致各個(gè)子信道上的信噪比不同，因此實(shí)際的 OFDM 系統(tǒng)都是與交織、糾錯(cuò)編碼結(jié)合在一起，形成編碼的正交頻分復(fù)用 (COFDM)。 OFDM 的優(yōu)缺點(diǎn) 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(rèn)識(shí)到它的優(yōu)缺點(diǎn)，下面簡(jiǎn)要的從這兩方面介紹下 OFDM。當(dāng)信道因?yàn)槎鄰降挠绊懗霈F(xiàn)頻率選擇性衰落時(shí)，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(diǎn)主要有： (1) 由于要求各子載波正交，所以對(duì)頻率偏移和相位噪聲很敏感； (2) 由于各子載波相互獨(dú)立，峰值功率與均值功率比相對(duì)較大，且隨子載波數(shù)目的增加而增加。 國(guó)外對(duì) 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(duì)稱數(shù)字用戶鏈路 (ADSL)； (3) 無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 、 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (ETSI)推出的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) Hyperlan2 等； (4) 無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) ； (5) 已具雛形的 4G 蜂窩系統(tǒng)； 4 2 OFDM 的基本原理 在寬帶無(wú)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(gè)很自然的想法是在信道上劃分多個(gè)子信道，使每一個(gè)子信道的頻率特性都近似于平坦，使用這些獨(dú)立的子信道傳輸信號(hào)并在接收機(jī)中予以合并，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(hào)之間插入保護(hù)間隔，令保護(hù)間隔大于無(wú)線信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，最大限度的消除由于多徑帶來(lái)的符號(hào)間干擾。根據(jù)所采用調(diào)制方式的不同，每個(gè)組包含的比特?cái)?shù)可以不同 ,設(shè)第