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1、本科毕业设计(论文)OFDM技术的研究与仿真燕 山 大 学2009年 6月本科毕业设计(论文)OFDM的研究与仿真学院(系)： 电子工程系 专 业： 通信工程4班 学生姓名： 学 号： 051304031095 指导教师： 答辩日期： 2009-6-17 燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：里仁学院 系级教学单位：电子工程系 学号051304031095学生姓名专 业班 级05通信工程4班题目题目名称OFDM技术的研究与仿真题目性质工程技术实验研究题目类型毕业论文题目来源自选题目 主要内容搜集、查阅OFDM技术的资料，了解掌握OFDM的原理、存在的问题及现有的解决方法；自学仿真语言MATLAB
2、；对基本的OFDM系统建立仿真模型并进行仿真，并进行性能分析。基本要求读关于OFDM技术的专著，并搜集、查阅有关OFDM技术的资料，深入研究OFDM技术的基本理论及技术，了解该技术存在的问题及现有的解决方法，并比较各自的特点；掌握MATLAB语言，基本的OFDM系统给出仿真模型并进行仿真，并通过仿真验证其性能参考资料1、宽带无线通信OFDM技术(第二版)王文博，郑侃，人民邮电出版版社20072、OFDM的关键技术3、OFDM移动通信技术原理与应用，佟学俭等，人民邮电出版社，20034、现代通信系统(MATLAB版)(第二版)，电子工业出版社周 次第 1 4 周第 5 8 周第912周第1316
3、周第17 18 周应完成的内容查资料，了解 OFDM原理、存在问题及现有解决方法并比较基本的OFDM系统总体仿真方案设计，各模块设计编程，调试。调试、仿真、分析给出改进的方案、调试、仿真、分析仿真、写论文、答辩指导教师：肖丽萍职称：副教授 2009年1 月 18日系级教学单位审批： 年 月 日燕山大学本科生毕业设计（论文)摘要本文介绍了OFDM的基本原理及应用然后用MATLAB软件对OFDM技术进行仿真分析。首先简单介绍了OFDM的基本原理、引用领域及发展现状、趋势。为之后的仿真平台构建奠定基础。其次，对OFDM系统进行系统平台构建、写出系统流程图。通过阅读相关书籍和文献资料写出MATLAB语
4、言的仿真程序，并进行调试和修改。通过软件仿真出OFDM系统在QPSK调制下和没有插入保护间隔的波形图。最后，通过对QPSK调制和解调方式原理的学习，配合MATLAB的仿真图对仿真结果进行比较分析得出其对误码率的影响。关键词 正交频分复用；MATLAB；仿真；误码率I燕山大学本科生毕业设计（论文)AbstractThis paper introduces the basic principles of OFDM and its application software and then analysis OFDM technology using the MATLAB simulation. F
5、irst of all, it introduced the basic principles of OFDM briefly, citing the development of the area and the status, trends. And it will do help for the foundation platform in future. Secondly, we build the system of the OFDM system platform to write the system flow chart. Reading relevant books and
6、literature, its the way to write, debug and modify the simulation program. By simulating software of OFDM system in the QPSK modulation,we can drew the waveform which is not to insert the guard interval.Finally, we analyze MATLAB simulation diagram of the simulation results to get the impact of the
7、error rate by learning the way of QPSK modulation and demodulation principles.Keywords OFDM; MATLAB; Simulation; BERII 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 OFDM系统的概述11.2.1 OFDM历史11.2.2 OFDM现状21.2.3 OFDM技术的应用31.2.4 OFDM技术的优势和不足61.3 本论文的主要任务8第2章 OFDM基本原理92.1 多载波调制理论简介92.2 OFDM系统的基本模型112.3 OFDM系统调制解调的FF
8、T实现122.4 OFDM系统正交性原理132.5 保护间隔和循环前缀152.5.1 保护间隔插入的原理152.5.2 插入保护间隔后的OFDM系统分析152.6 傅立叶变换的过采样182.7 OFDM 信号的频谱特性192.8 OFDM系统的关键技术202.9 本章小结22第3章 OFDM系统的仿真与分析233.1 OFDMD的系统仿真233.1.1 MATLAB的简介233.1.2 OFDM模型的参数选择253.1.3 MATLAB仿真步骤263.1.4 结果分析263.2 本章小结27结论29参考文献30致谢32附录133附录238附录342附录446IV燕山大学本科生毕业设计（论文)第
9、1章 绪论1.1 课题背景在当今的人类社会，信息和通信两个词汇越来越多的出现在人们的生活当中。信息是一种希望传送、交换、存储的，具有一定意义的抽象内容，而通信则是信息的存储、传递和交换。在20世纪90年代，随着互联网技术的迅猛发展，对多媒体业务需求的增加，为了满足人们对信息需求日益增长而出现的第二代移动通信，数字信号处理技术其最基本的技术特征，它提供了更高的频谱效率和更先进的漫游技术。进入新的世纪，通信技术有了突飞猛进的发展，伴随着人们对宽带业务和多媒体业务需求的增加，第三代移动通信成为了研究的重点。虽然第三代移动的传输速率相比第二代有了很大的提高但其数据传输速率也仅有2Mbit/s，第四代移
10、动通信是以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)为核心技术7,8。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好的满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质的传送出去。1.2 OFDM系统的概述1.2.1 OFDM历史正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落或窄带干扰
11、。正交频分复用(OFDM)最早起源于20世纪50年代中期，在60年代就已经形成了使用并行数据传输和频分复用的概念。1970年1月首次公开发表了有关OFDM的专利12,15。在传统的并行数据传输系统中，整个信号频段被划分为N个相互不重叠的频率子信道。每个子信道传输独立的调制符号，然后再将N个子信道进行频率复用。这种避免信道频谱重叠看起来有利于消除信道间的干扰，但是这样又不能有效利用宝贵的频谱资源。为了解决这种低效利用频谱资源的问题，在20世纪60年代提出一种思想，即使用子信道频谱相互覆盖的并行数据传输信号，其中每个子信道内承载的信号传输速率为b，而且要求各个子信道在频域距离也是b，从而可以避免使
12、用高速均衡，并且可以对抗窄带脉冲噪声和多径衰落，而且还可以充分利用可用的频谱资源。1971年，Weinstein和Ebert把离散傅里叶变换(DFT)应用到并行传输系统中，作为调制和解调过程的一部分。这样就不再利用带通滤波器，而是经过基带处理就可以实现FDM。而且，这样在完成FDM的过程中，不再要求使用子载波振荡器组以及相干解调器，可以完全依靠执行快速傅里叶变换(FFT)的硬件来实施2。早在20世纪60年代，OFDM技术就已经被应用到多种高频军事系统中，其中包括KINEPLEX、ANDEFT以及KNTHRYN等。以KNTHRYN为例，其中可变速率的数据调制解调器可以最多使用34个并行低速调相子
13、信道，每个子信道之间的间隔为82Hz。但是直到20世纪80年代中期，随着欧洲在数字音频广播(DAB)方案中采用OFDM，该方法才开始受到关注并且得到广泛的应用3。1.2.2 OFDM现状自从20世纪80年代以来，OFDM已经在数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、基于IEEE802.11标准的无线本地局域网(WLAN)以及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称高比特率数字用户线技术(例如ADSL)中得到了应用。其中大都利用了OFDM可以有效地消除信号多径传播所造成的符号间干扰(151)这一特征。DAB是在AM和FM等模拟广播基础上发展起来的，其中可以提供与CD相媲美的音质，以及其他的新
14、型数据业务。1995年，由欧洲电信标准协会(ETSI)制定了DAB标准，这是第一个使用OFDM的标准。接着在1997年，基于OFDM的DVB标准也开始投入使用。在ADSL应用中，OFDM被典型地当作离散多音调制(DMT modulation)，成功地用于有线环境中，可以在1MHz带宽内提供高达8Mbit/s的数据传输速率。1998年7月，经过多次的修改之后，IEEE802.11标准组决定选择OFDM作为WLAN(工作于5GHz波段)的物理层接入方案，目标是提供6Mbit/S54Mbit/S的数据速率，这是OFDM第一次被用于分组业务通信当中。而此以后，ETSI、BRAN以及MMAC也纷纷采用OFDM作为其物理层的标准4。此外，OFDM还易于结合空时编码、分集、干扰(包括151和ICI)以及智能天线等技术，最大程度地提高物理层信息传输的可靠性。如果再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术，可以使其性能进一步得到优化。1.2.3 OFDM技术的应用从技术层面来看，第四代移动通信系统将有望以OFDM(Orthogonal
