2010年本科毕业设计：基于MATLAB的OFDM系统仿真及分
析
MATLABOFDM
正交频分复用(OFDM) 是第四代移动通信的核心技术。该文首先简要介绍了 OFDM的发展状况及基本原理, 文章对OFDM 系统调制与解调技术进行了解析，得
到了OFDM 符号的一般表达式，给出了OFDM 系统参数设计公式和加窗技术的原理
及基于IFFT/FFT 实现的OFDM 系统模型，阐述了运用IDFT 和DFT 实现OFDM 系统的根源所在,重点研究了理想同步情况下,保护时隙(CP)、加循环前缀前后和不同的信道内插方法在高斯信道和多径瑞利衰落信道下对OFDM系统性能的影响。在给出OFDM系统模型的基础上,用MATLAB语言实现了传输系统中的计算机仿真并给出
参考设计程序。最后给出在不同的信道条件下,研究保护时隙、循环前缀、信道
采用LS估计方法对OFDM系统误码率影响的比较曲线,得出了较理想的结论。 :
正交频分复用;仿真;循环前缀;信道估计 I
Title: MATLAB Simulation and Performance Analysis of OFDM System ABSTRACT OFDM is the key technology of 4G in the field of mobile communication. 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
computer simulated with MATLAB language and the referential design procedure is
given. Finally, the BER curves of CP and channel estimation are given and compared.
The conclusion is satisfactory.
KEYWORDS:OFDM; Simulation; CP; Channel estimation II
1 概述.............................................................. 1
1.1 OFDM的发展及其现状.......................................... 2 1.2 OFDM的优缺点................................................ 2 2 OFDM的基本原理 ................................................... 4
2.1基于IFFT/FFT 的OFDM 系统模型................................ 4 2.2 OFDM信号的频谱特性.......................................... 7 2.3 0FDM 系统调制与解调解析 ..................................... 8 2.4 加窗 ....................................................... 10 3 循环前缀及信道估计对系统误码率的改善分析......................... 13
3.1循环前缀.................................................... 13 3.2 OFDM系统的峰值平均功率比................................... 17 3.3信道估计.................................................... 18 3.3.1信道估计概述 .......................................... 18 3.3.2基于导频的信道估计方法 ................................ 19 3.3.3信道的插值方法 ........................................ 20 3.3.4仿真结果及分析 ........................................ 21 结 论............................................................. 22
致 谢............................................................. 23
参 考 文 献........................................................ 24
附 录............................................................. 26
III
随着移动通信和无线因特网需求的不断增长，越来越需要高速无线系统设 计，而这其中的一个最直接的挑战就是克服无线信道带来的严重的频率选择性衰
落。正交频分复用（OFDM）技术可以很好地克服无线信道的频率选择性衰落， 由于其简单高效，OFDM已成为实现未来无线高速通信系统中最核心的技术之 一。
现代移动通信发展至今，已经经历了三代，而3G 的后续技术也在加速研究 中。目前，国际标准化组织正在推动无线传输技术从2Mb/s 的传输速率向100Mb/s 和1000Mb/s 的目标发展，对4G 的定义也已经逐渐清晰起来。基本上
可以确定，OFDM/OFDMA、MIMO和智能天线等技术将成为4G 的主流技术。OFDM 相关的技术很多， 实际应用中的OFDM 复杂度很高。因此， 建立适合自己研究方向的OFDM 模型， 无论是为了理解OFDM 技术的理论，还是对后
续的OFDM 与其他技术相结合的研究工作，都有着非常重要意义。 OFDM是一种特殊的多载波调制技术,它利用载波间的正交性进一步提高频 谱利用率,而且可以抗窄带干扰和多径衰落。多载波调制原理最早在20 世纪60 年代中期由Collins kinep lex 提出。70 年代,主要用于美国军用无线高频通信系
统;80 年代,OFDM的研究主要用在高速调制解调器、数字移动通信及高密度录 音带中;90 年代以后,OFDM主要用在非对称的数字用户环路(ADSL) 、ETSI 标准的数字音广播(DAB) 、数字视频广播(DVB) 、高清晰度电视(HDTV) 、无线局域网(WLAN)等。OFDM与CDMA技术结合主要有两种形式, 一种是多载波CDMA(MC-
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