本科毕业设计（论文）
（基于MATLAB的OFDM通信系统仿真分析）
燕 山 大 学
年
月
1 I 本科毕业设计（论文）
（基于 MATLAB 的 OFDM 通信系统仿真分析）
学
院：信息科学与工程学院
专
业：
通信工程
学生 姓名：
学
号：
指导 教师：
_______ 答辩 日期：
燕山大学毕业设计（论文）任务书
II 燕山大学毕业设计（论文）任务书 学院：信息科学与工程
系级教学单位：
学 号 110104030037 学生 姓名
专 业 班 级 通信 2 班 题 目 题目名称 基于 MATLAB 的 OFDM 通信系统仿真分析 题目性质 工程技术实验研究型（）
题目类型 1.毕业设计（
）
2.论文（
）
题目来源 科研课题（
）
生产实际（
）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；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 2007 2、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，2003 4、现代通信系统(MATLAB 版)(第二版)，电子工业出版社 周 次 第
～
周 第
～
周 第
～
周 第
～周 第
～
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：李朝晖 职称：
年
月
日 系级教学单位审批：
年
月
日
III 摘 要 正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制技术，频谱利用率高、抗多径干扰能力强，适合无线通信的高速化、宽带化、移动化的需求，是未来移动通信系统中物理层的核心技术。
本次毕业设计首先简单介绍了 OFDM 技术的发展和应用，分析了 OFDM系统的优缺点以及发展前景。然后简单描述了 OFDM 的原理和 OFDM 系统实现模型及 MATLAB 软件，并且以此作为系统仿真的理论基础。最后利用MATLAB 软件在输入不同信噪比下对 OFDM 系统进行仿真，并且对其仿真出来的数据图形进行分析理解和总结｡
关键词
正交频分复用；仿真；MATLAB
Abstract 1 IV Abstract THE OFDM SYSTEMS BASED ON MATLAB SIMULATION ABSTRACT The graduation project introduces the development and application of OFDM technology simplify at first, and analyzes the advantages and disadvantages of OFDM system and the development prospects. Then simply describes the principle of the OFDM and OFDM system implementation model and the MATLAB software, and regard it as the theoretical basis. Finally, using the MATLAB software in input different SNR simulation of OFDM systems, and the data of the simulation out analysis understanding and summarizes the graphics.
Orthogonal Frequency Divison Multiplexing(OFDM)is a kind of modulation technology of multiple carriers,which has many characteristics such as higher spectrum efficiency,stronger ability of anti-multi-path interference．It is suitable for the need of the wireless communication in high speed,broad band and mobility and will become the most important technology of the physical layer of the mobile communication system in the future．
Keywords Orthogonal Frequency Division Multiplexing; Simulation; Matlab
目录
V 目 录
摘
要 .......................................................................................................... III
ABSTRACT ................................................................................................... IV
第 第 1 1 章
绪论 .............................................................................................. 1
1.1
课题背景 .............................................................................................. 1
1.1.1
OFDM 系统的发展过程及国内外现状 .......................................... 1
1.1.2
OFDM 技术的优缺点 ...................................................................... 2
1.2
OFDM 系统的发展前景 .......................................................................... 4
1.3
可行分析性 ............................................................................................ 5
1.4
本文主要研究工作和内容安排 ........................................................... 6
第 第 2 2 章
M OFDM 基本原理 ............................................................................. 7
2.1
多载波调制理论简介 ........................................................................... 7
2.2
OFDM 系统的基本模型 .......................................................................... 9
2.3
信号的表达式及其正交性 .................................................................. 10
2.4
卷积编码 ............................................................................................ 14
2.4.1 卷积码简介：
............................................................................... 15
目录
VI 2.4.2
卷积码的几种译码方法 ............................................................. 16
2.4.3
QPSK 的介绍 ................................................................................ 18
2.4.3.1
QPSK 的定义 ......................................................................... 18
2.4.3.2
QPSK 的原理 ......................................................................... 18
2.4.4
使用快速傅立叶变换调制解调 ................................................. 23
2.4.5 串并变换 ..................................................................................... 29
2.4.6
加窗技术 ..................................................................................... 29
2.5
本章小结 ............................................................................................ 34
第 第 3 3 章
M OFDM 系统关键技术 .................................................................... 34
3.1
同步技术的分类 ............................................................................... 34
3.1.1
同步偏移对 OFDM 系统性能的影响 ........................................... 35
3.2
信道估计技术 ..................................................................................... 38
3.2.1 无线通信信道 ................................................................................ 38
3.2.2
信道估计 ..................................................................................... 39
3.2.2.1
信道估计的重要性 .............................................................. 39
3.2.2.2
信道估计的方法 .................................................................. 40
3.2.2.3 导频形式的选择 ..................................................................... 42
3.3
本章小结 ............................................................................................ 47
目录
VII 第 第 4 4 章
基于 B MATLAB 的 的 M OFDM 接收系统仿真 ............................................ 47
4.1
仿真环境 MATLAB 介绍 ....................................................................... 47
4.2
仿真参数设置 ..................................................................................... 48
4.2.1 OFDM 系统参数选择 .................................................................... 48
4.2.2 仿真程序分析 ............................................................................. 51
4.3
信道模型 ............................................................................................ 55
4.4
仿真结果分析 ..................................................................................... 58
4.4.1 比特率 ........................................................................................... 58
4.4.2
频谱效率 ..................................................................................... 59
4.4.3
误码率分析 ................................................................................. 59
4.5
仿真结果 ............................................................................................ 59
4.5.1
OFDM系统的QPSK调制方式下有无卷积编码的误码率对比 .................................................................................................................. 63
4.5.2
在多径干扰下，有 OFDM 调制和无 OFDM 调制的误码率对比 .............................................................................................................. 65
4.5.4
多径时延对 OFDM 系统误码率的影响 ...................................... 67
4.5.5
多径衰落幅度对 OFDM 系统误码率的影响 .............................. 69
4.5.6
循环前缀和保护间隔对 OFDM 系统误码率的影响 ................... 70
目录
VIII 4.5.7
多普勒频移对系统性能的影响 ................................................. 71
4.6
本章小结 ............................................................................................ 73
第 第 5 5 章
总结 ............................................................................................ 73
参考文献 ................................................................................................... 75
致
谢 ................................................................................................... 77
附录 1 ........................................................................................................ 78
附录 2 ........................................................................................................ 88
附录 3 ........................................................................................................ 93
附录 4 ........................................................................................................ 99
第 1 章
绪论 1 第 1 章
绪论 1.1
课题背景 1.1.1
OFDM 系统的发展过程及国内外现状
在无线通信技术不长的发展历史中，每个发展阶段都曾出现过风行一时的核心技术。
在国内，过去的十年似乎成为了CDMA(码分多址技术)的时代，以CDMA为核心的IS-95系统成为2G及3G技术天下。但是，近几年来，随着下一代无线通信系统的研发，4G技术的蓬勃发展，特别是三大运营商均获TD-LTE牌照，OFDM(正交频分复用)技术大有取而代之之势。从WLAN到WiMAX、Flash-OFDM，从LTE到B3G，还有UWB，OFDM几乎成了新一代无线通信技术的标志。
在国外，1970 年，美国发明和申请了一个专利，其思想是采用平行的数 据和子信道相互重叠的频分复用来消除对高速均衡的依赖，用于抵制冲激噪声 和多径失真，而能充分利用带宽。这项技术最初主要用于军事通信系统。但在 以后相当长的一段时间，OFDM 理论迈向...