基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析毕业论文

(1) OFDM调制方式适用于多径和衰落信道中的高速数据传输。当信道因为多径的影响出现频率选择性衰落时，只有落在频率凹陷处的载波及其携带的信息受到影响，其它子载波未受损害；。

(2) 在OFDM调制方式中，通过插入保护间隔，可以很好地克服符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)

(3) 由于OFDM各子载波相互正交，允许各子载波有1/2重叠，因此可以大大提高频谱利用率：

(4) 由于深度衰落而丢失的一些子载波可通过编码、交织等措施来很好的恢复，提高系统抗误码性能，且通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力；

(5) OFDM技术抗脉冲及窄带干扰的能力很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道；

(6) 与单载波系统相比，对采样定时偏移不敏感。 OFDM技术的缺点主要有：

(1) 由于要求各子载波正交，所以对频率偏移和相位噪声很敏感； (2) 由于各子载波相互独立，峰值功率与均值功率比相对较大，且随子载波数目的增加而增加。高峰均比信号通过功放时，为了避免信号的非线性失真和带外频谱再生，功放需要具有较大的线性范围，导致射频放大器的功率效率降低。

国外对OFDM技术的研究已有近50年的历史。最初无线OFDM传输系统是用在军用无线高频通信链路中，随着数字信号处理(DSP)超大规模集成电路(VLSI)技术的发展，OFDM技术获得了长足的进步并广泛应用于社会生活的各个方面。其应用主要有：

(1) 广泛应用于音频和视频传输中，如欧洲数字音频广播18J(DAB)、数字视频广播(DVB)以及日本的综合业务数字广播(ISDB)等；

(2) 非对称数字用户链路(ADSL)；

(3) 无线局域网标准IEEE802.1la、欧洲电信标准协会(ETSI)推出的局域网标准Hyperlan2等；

(4) 无线城域网标准IEEE802.16a； (5) 已具雏形的4G蜂窝系统；

2 OFDM的基本原理

在宽带无线通信系统中，影响高速信息传输的最主要一类干扰是频率选择性干扰。它表现为对信号的某些频率成分衰减严重，而对另外一些频率成分有较高的增益。为克服这类衰落，一个很自然的想法是在信道上划分多个子信道，使每一个子信道的频率特性都近似于平坦，使用这些独立的子信道传输信号并在接收机中予以合并，以实现信号的频率分集，这就是多载波调制的基本思想。在无线通信中应用最广的是OFDM多载波调制技术，它的每一个子载波都是正交的，提高了频谱的利用率。还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，最大限度的消除由于多径带来的符号间干扰。

2.1基于IFFT/FFT 的OFDM 系统模型

基于IFFT/FFT 实现的OFDM 系统方框图如图2.2.1 所示

图2.1.1 IFFT/FFT 实现的OFDM 系统

图2.1.1中串行输入数据为经过信道编码后的序列（如Turbo码），将该序列转换成包含R个比特的块，每块再分成N个组，每个组对应一个子载波。根据所采用调制方式的不同，每个组包含的比特数可以不同,设第K 组的比特数为mk, 则有?mk?R0采用ASK、PSK、QAM等调制方式将这mk个比特映射成复值符

k?1No号。

除了上述经过数据调制的信息符号外，还有NP个不需要经过数据调制的用于同步与信道估计的导频符号，一共有Nv?Nd?Np 组有用数据。在适当的位置上添加一定数量的零使得总的信息符号个数为刚好大于N的2 的整数幂，记为

N，即有N?N0个子信道不用，其上传输的复值符号为0。这样处理的目的一方面是为了采用IFFTFFT，另一方面是为了防止谱外泄。对于连续的OFDM信号模型，假设系统的总带宽是W，OFDM码元周期为TS，Tg为保护间隔。一个OFDM复值基带码元可以表示为：

Sa(t)??SK?K(t) (2.1)

K?0N?1式（2.1）中的信号以1/Δ（Δt = T / N ）的速率从时刻Tg开始采样，所得的N 个样本为：

S[n]?Sa(Tg?n?t)?1N?1k?o1TK?0?S

N?1kej2??f(n?t)

=

Se?Tkj2?k?f(nTN) =

1S?Tk?0N?1kej2?knN , k=0，1,2，3.......N-1 (2.2)

显然，这N个样值??S?n??n?0N?1N?1的IDFT，除了系数外完全一?与序列S=?Sk?n?0样。由于对每个连续OFDM 码元采样N 个样本，正好满足Nyquist 采样定理，所以可以通过这些样值重构原始的连续信号。这样样值可以通过IDFT 来得到，这就是用IDFT 和DFT 可以实现OFDM 系统的根源。下面给出OFDM载波的幅度谱和相位谱，分别如下图2.1.2和图2.1.3所示

OFDM Carrier Frequency Magnitude1.51Magnitude0.50-0.502004006008001000IFFT Bin12001400160018002000 图2.1.2 OFDM载波幅度谱

OFDM Carrier Phase20015010050Phase (degrees)0-50-100-150-20002004006008001000IFFT Bin12001400160018002000 图2.1.3 OFDM载波相位谱