无线通信原理基于matlab的ofdm系统设计与仿真样本

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基于matlab的ofdm系统设计与仿真

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摘要

OFDM即正交频分复用技术, 实际上是多载波调制中的一种。其主要思想是将信道分成若干正交子信道, 将高速数据信号转换成并行的低速子数据流, 调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率, 并能有效地抵抗多径衰落、 抑制干扰和窄带噪声, 如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。

本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统, 并在计算机上进行了仿真和结果分析。重点在OFDM系统设计与仿真, 在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK调制, 并在AWGN信道下传输, 最后解调后得出误码率。整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现, 对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析, 经过仿真得到信噪比与误码率之间的关系, 为该系统的具体实现提供了大量有用数据。

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第一章 ODMF系统基本原理

1.1多载波传输系统

多载波传输经过把数据流分解为若干个子比特流, 这样每个子数据流将具有较低的比特速率。用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波, 构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。在单载波系统中, 一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效, 可是在多载波系统中, 某一时刻只会有少部分的子信道会受到衰落或者干扰的影响。图1－1中给出了多载波系统的基本结构示意图。

图1-1多载波系统的基本结构

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多载波传输技术有许多种提法, 比如正交频分复用(OFDM)、 离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM), 这3种方法在一般情况下可视为一样, 可是在OFDM中, 各子载波必须保持相互正交, 而在MCM则不一定。 1.2正交频分复用

OFDM就是在FDM的原理的基础上, 子载波集采用两两正交的正弦或余弦函数集。函数集{cosn?t}, {sinm?t} (n,m=0,1,2…)的正交性是指在区间(t0,t0?T)内有正弦函数同理:

(n?m)?0t0?T?cosn?t*cosm?tdt??T/2(n?m) ?t0?T(n?m?0)?其中T?2?? ( 1-1)

根据上述理论, 令N个子信道载波频率为

f1(t),f2(t),……,fN(t), 并使其满足下面的关系:

fk?f0?k/TN,(k?1,?N), 其中TN为单元码持续时间。单个子载波

信号为:

?cos(2?fkt)0?t?TNfk(t)??0others? ( 1-2)

( 1-3)

由正交性可知:?fn(t)*fm(t)dt???TN?0m?nm?n由式( 1-3) 可知, 子载波信号是两两正交的。这样只要信号严格同步, 调制出的信号严格正交, 理论上接收端就能够利用正交性进行解调。OFDM信号表示式与FDM的一样, 区别在于信号的频谱。OFDM信号的频谱与FDM频谱情况对比如图1－2所示。由图