OFDM调制解调系统的设计讲课稿

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1、OFDM调制解调系统的设计精品文档 南华大学电气工程学院 通信原理课程设计设计题目： OFDM调制解调系统的设计 专 业： 电子信息工程 学生姓名: 谭晓倩 学 号: 20114470203 起迄日期: 2014年5月24日2014年6月6日指导教师: 李 圣 系主任： 陈忠泽 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 通信原理课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（0）通信原理课程设计的目的：巩固并拓展现代通信原理的基本概念、基本理论、分析方法和实现方法。结合EDA技术、数字通信技术、电子技术、仿真技术，学习现代通信系统的建模和设计方法，使学生理论结合实际，

2、提升创新思维和设计能力，增强软件编程仿真能力和解决实际问题的动手能力。（1）技术要求1）用VHLD语言对OFDM频带传输系统进行设计与建模。2）用C或者Matlab语言编程设计2FSK频带传输系统的各个功能模块，并分析该系统在加性高斯噪声信道下的性能。（2）工作要求：查阅参考文献，利用通信原理基本理论，分析系统工作原理，设计系统方框图；掌握计算机辅助设计方法，利用Matlab/Simulink、Systemview、Multisim、MaxPlusIII、QuartusII等软件进行仿真设计，具备独立设计能力；熟悉通信系统的调试和测量方法；掌握电子电路安装调试技术，选择合适的元器件搭接实际电路

3、，掌握电路的测试和故障排除方法，提高分析问题和解决问题的能力。不能直接从网上或其他资料下载拷贝，一旦发现雷同35%以上，则相关雷同设计的成绩都为不及格。按时完成设计报告；提交的电子稿必须在附录中含有全套仿真源文件、或设计原图（电子稿是以“学生学号姓名”为命名的压缩文件）；并提交纸质设计报告书。随机抽查，并进行最后答辩。2对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要求：用Matlab等编程语言实现时，写出详细的注释，并画出各种信号的时域频域波形。设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字35005000字。仿真设计类要求有仿真流程图、调试时的电脑屏幕截图；实物

4、设计类要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。3主要参考文献：1 樊昌信.通信原理（第6版）M.北京:电子工业出版社,2012,12.2 樊昌信,曹丽娜 .通信原理教程(第3版)M.北京:国防工业出版社,2006,9.3 刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真M.北京:电子工业出版社,2011,11.4 张水英,徐伟强.通信原理及MATLAB/Simulink仿真M.北京:人民邮电出版社,2012,9.5 赵鸿图,茅艳.通信原理MATLAB仿真教程M.北京:人民邮电出版社,2010,11.6

5、赵静,张瑾.基于MATLAB的通信系统仿真M.北京:北京航空航天大学出版社,2010,1.7 黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析(修订版)M.北京:电子工业出版社,2011, 6.4课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容2014.5.242014.5.27查阅资料，系统方案设计2014.5.282014.6.1用编程语言、或者仿真软件进行设计2014.6.22014.6.4程序、软件、实物的调试，排除故障，分析实验结果2014.6.5 2014.6.6分析总结，整理设计报告主指导教师李圣日期： 2014 年 5 月 20日附件二：通信原理课程设计设

6、计说明书格式一、纸张和页面要求A4纸打印；页边距要求如下：页边距上下各为2.5 厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。二、说明书装订页码顺序(1)任务书 (2)论文正文：包括中英文摘要、目录、绪论、方案设计、硬软件设计调试（仿真过程设计及调试）、分析结论 (3)参考文献（5篇以上），(4)附 录三、课程设计说明书撰写格式 见范例范例设计任务及指标 (黑体四号) (首行缩进两个字，宋体小四号)1 (黑体四号)正文(首行缩进两个字，宋体小四号)1.1（空一格） (黑体小四号)正文(首行缩进两个字，宋体小四号)1.2 、 正文(

7、首行缩进两个字，宋体小四号)2 (黑体四号)正文(首行缩进两个字，宋体小四号)2.1 、， (黑体小四号)正文(首行缩进两个字，宋体小四号)2.1.1， (楷体小四号)正文(首行缩进两个字，宋体小四号)（1） 图1. 工作波形示意图(图题，居中，宋体五号)5 结论(黑体四号) (首行缩进两个字，宋体小四号)参考文献(黑体四号、顶格)参考文献要另起一页，一律放在正文后，不得放在各章之后。只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料，作者只写到第三位，余者写“等”，英文作者超过3人写“et al”。几种主要参考文献著录表的格式为：专(译)著：序号著者.书名（译者）M.出版地：出版者，出版年：起

8、止页码.期 刊：序号著者.篇名J.刊名，年，卷号（期号）：起止页码.论 文 集：序号著者.篇名A编者.论文集名C .出版地：出版者，出版者. 出版年：起止页码.学位论文：序号著者.题名D .保存地：保存单位，授予年.专利文献：专利所有者.专利题名P .专利国别：专利号，出版日期.标准文献：序号标准代号 标准顺序号发布年，标准名称S .报 纸：责任者.文献题名N.报纸名，年月日（版次）.附 录（居中,黑体四号） （首行缩进两个字，宋体小四号。另起一页。附录的有无根据说明书（设计）情况而定，内容一般包括正文内不便列出的冗长公式推导、符号说明（含缩写）、计算机程序、整体原理图、印制电路板图等。)摘要

9、正交频分复用（OFDM）是一种多载波宽带数字调制技术。相比一般的数字通信系统，它具有频带利用率高和抗多径干扰能力强等优点，因而适合于高速率的无线通信系统。正交频分复用OFDM是第四代移动通信的核心技术。论文首先简要介绍了OFDM基本原理。在给出OFDM系统模型的基础上，用MATLAB语言实现了整个系统的计算机设计仿真并给出了程序，并对结果做出了分析关键词：OFDM，基本原理，Matlab目录1. OFDM基本原理12. 原理框图设计12.1框图模块分析22.1.1总设计分析22.1.2各个模块分析23. 小结53.1实验仿真结果53.2误码率的计算83.3心得体会8参考文献9附录10（1）16

10、QAM的调制函数10（2）16QAM的解调函数10（3）加窗函数11（4）OFDM主程序111. OFDM基本原理正交频分复用的基本原理可以概述如下：把一路高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干子信道中进行传输。在频域内将信道划分为若干相互正交的子信道，每个子信道均拥有自己的载波分别进行调制，信号通过各个子信道独立地进行传输。由于多径传播效应会造成接收信号相互重叠，产生信号波形间的相互干扰，形成符号间干扰，如果每个子信道的带宽被划分的足够窄，每个子信道的频率特性就可近似看作是平坦的。因此，每个子信道都可看作无符号间干扰的理想信道。这样，在接收端不需要使用复杂的信道均衡技术即可对

11、接收信号可靠地进行解调。在OFDM系统中，通过在OFDM符号之间插入保护间隔来保证频域子信道之间的正交性，以及消除由于多径传播效应所引起的OFDM符号间的干扰。因此，OFDM特别适合于在存在多径衰落的移动无线信道中高速传输数据。2. 原理框图设计通过查资料得通过使用循环前缀，一方面消除了OFDM符号间干扰，另一方面保证了子载波之间的正交性，但是这种合成信号会产生较大的峰值功率，因此可以通过加窗函数来解决这个问题。OFDM的原理框图如1所示。图2.1 OFDM原理框图2.1框图模块分析2.1.1总设计分析如图2所示，原始高速率比特流经过串/并变换后变为若干组低速率的比特流d（M），这些d（M）经

12、过调制后变成了对应的频域信号，然后经过加循环前缀、D/A变换，通过RF发送出去；经过无线信道的传播后，在接收机以与发送机相反的顺序接收解调下来，从而得到原发送信号。2.1.2各个模块分析（1）产生数据：使用个随机数产生器产生二进制数据，每次产生的数据个数为carrier_count * symbols_per_carrier * bits_per_symbol。（2）编码交织：交织编码可以有效地抗突发干扰。子载波调制：OFDM采用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM4种调制方式。我这里采用16QAM调制方式。按照星座图，将每个子信道上的数据，映射到星座图点的复数表示，转换为同相Ich和正

13、交分量Qch。bits_per_symbol=4，则每个OFDM符号的每个子信道上有4个二进制数d1,d2,d3,d4,共有16种取值，对应星座图上16个点，每个点的实部记为Qch。为了所有的映射点有相同高的平均功率，输出要进行归一化。所以16QAM乘以归一化系数系数,输出的复数序列即为映射后的调制结果。（3）串并转换：将一路高速数据转换成多路低速数据IFFT：对上一步得到的相同分量和正交分量按照（Ich+Qch*i）进行IFFT运算。并将得到的复数的实部作为新的Ich，虚部作为新的Qch。在实际运用中， 信号的产生和解调都是采用数字信号处理的方法来实现的， 此时要对信号进行抽样， 形成离散时

14、间信号。 由于OFDM信号的带宽为B=Nf， 信号必须以t=1/B=1/(Nf)的时间间隔进行采样。 采样后的信号用sin表示， i = 0, 1, , N-1，则有 （2-1）从该式可以看出，它是一个严格的离散反傅立叶变换（IDFT）的表达式。IDFT可以采用快速反傅立叶变换(IFFT)来实现 加入保护间隔：由IFFT运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据，并将符号尾部G长度的数据加到头部，构成循环前缀。如果加入空的间隔，在多径传播的影响下，会造成载波间干扰ICI。保护见个的长度G应该大于多径时的扩张的最大值。 图2.2多径情况下，空闲保护间隔在子载波间造成的干扰图2.3经过加窗处理后的0FDM符号示意