不同编码和调制方式对OFDM系统性能影响的仿真分析

1、目录摘要 IAbstract II1 绪论 11.1 引言 11.2 研究背景和意义11.2.1 OFDM技术发展历史 11.2.2 OFDM技术应用领域 21.2.3 OFDM技术的优缺点 41.2.4 仿真工具介绍 51.3 本文研究内容62 OFDM原理 72.1 无线信道的特征72.1.1 无线信道概述 72.1.2 多普勒频移 72.1.3 多径时延拓展 82.2 OFDM基本原理 102.2.1 OFDM基本结构 102.2.2 OFDM的实现 122.3 OFDM在无线信道上传输的优势 142.3.1 抗多径衰落 142.3.2 抗频率选择性衰落 152.4 总结 153 不同调制方式在 OFDM 系统中的性能比较163.1 Simulink 在通信系统仿真的应用 163.2 几种调制方式的简介 163.2.1 QPSK 调制 163.2.2 QAM调制 173.3 模型的建立183.3.1 整体框图 183.3.2 主要模块说明 193.4 仿真脚本文件的编写 203.5 仿真过程和结果 203.6 总结 214 采用 RS 编码和不采用 RS 编码时 OFDM 系统的

2、性能比较234.1 RS 编码简介 234.2 模型的建立 234.3 仿真过程和结果 234.4 总结 255 毕业设计总结 26参考文献 27附录仿真程序 29致谢 错误！未定义书签。摘要正交频分复用（OFDM）是一种特殊的多载波传输技术。它可以有效地对抗多径衰落， 能够以很高的频谱利用率来实现高速数据传输。但是目前OFDM系统还有很多关键问题没 有解决，如对频偏敏感、高的峰均功率比（PAPR）等，这就限制了 OFDM技术的广泛应 用。本文在分析无线信道特性的基础上，基于 OFDM系统的基本原理，研究了 OFDM通 信系统中常用的调制方式和编码方式的性能比较。在此基础上，基于 Simulink构建了完整 的OFDM动态仿真系统，并完成 Simulink模块设置，确定搭建系统的主要参数，并对主 要模块的构建方式进行了说明，同时编写了仿真文件；就信道编码及不同调制方式对 OFDM系统性能的影响进行了全面的仿真分析和比较。仿真分析表明，OFDM自身就具有良好的抗噪性能，只有在信噪比很低时，采用高抗 噪的调制方式比较有优势，不过一般还是会选用高级调制方式。同时虽然编码的作用有限， 但对降低

3、误码率还是有一定作用的，还能应对一些突发情况。总体而言还是看到了 OFDM优越的性能，这也是它能被广泛使用的重要原因。 根据使 用环境，应用适当的编码和调制方式还是很有必要的。这也是本文仿真结果所体现出来的 问题。关键词：OFDM,衰落信道，Simulink,仿真分析#AbstractOrthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is a special kind of multi-carrier transmission technology. It can effectively combat multipath fading, with very high frequency spectrum utilization ratio to achieve high-speed data transmission. But many other key problems not solve the current OFDM systems, such as sensitive to frequency offset, high pe

4、ak power ratio (PAPR), which limits OFDM technology is widely used.Based on the analysis of wireless channel characteristic, on the basis of based on the basic principle of OFDM system, modulation method is commonly used in OFDM communication system is studied and the encoding performance comparison. On this basis, based on Simulink, to build a complete OFDM dynamic simulation system, and completes the Simulink module Settings, determine the main parameters of scaffolding system, and the way of

5、building to 川ustrate the main module, at the same time write the simulation file; Is channel coding and modulation mode affect the performance of OFDM system has carried on the comprehensive analysis of the simulation and comparison.Simulation analysis shows that the OFDM itself has good anti noise performance, only when SNR is very low, high noise modulation method has more advantages, but generally will choose advanced modulation method. Although encoding function is limited at the same time,

6、but still have a role to reduce the bit error rate, can also cope with some emergency.In general, the performance of OFDM is superior, it is also important reason it can be widely used. According to use environment, applying the appropriate coding and modulation mode or very be necessary. This is also in this paper, the simulation results of the problem.Key words: OFDM, Fading channel, Simulink, simulation.1绪论1.1 引言随着通信技术的不断发展和成熟，人类社会正在进入一个新的信息化时代，宽带已成 为当今通信领域的发展趋势之一。正交频分复用（Orthogonal Frequency

7、Division Multiplexing, OFDM）技术作为一种可以有效对抗符号间干扰（Inter Symbol Interference, ISI）的高速数据传输技术，已经受到前所未有的重视，对其关键技术的研究也正在紧张的开展。 OFDM技术以其优异的性能受到人们的青睐，并在移动通信、数字通信、数字广播等领域 得到应用，并已取得可喜的成果。这预示着 OFDM良好的发展前景。正交频分复用（OFDM）是一种多载波数字通信调制技术，它的基本思想是将高速传 输的数据流通过串并转换，变成在若干个正交的窄带子信道上并行传输的低速数据流。OFDM技术将传送的数据信息分散到每个子载波上，使得符号周期加长并大于多径时延， 从而有效地对抗多径衰落；OFDM技术利用信号的时频正交性，允许子信道频谱有部分重 叠，使得频谱利用率提高近一倍1。基于CDMA技术的第三代移动通信系统虽然采用了众多新技术，能够支撑宽带多媒体 业务，但从系统容量、频谱利用率等角度衡量，并未能产生质的飞跃，因而难以满足未来 移动通信的需求；再次，业务的需求趋于多样化，突发式的分组数据业务传输将占据主导 地位，3G所采用的直接扩频CD

8、MA技术由于其捕获与同步方面的限制，很难直接应用于 4G系统。可以预见，具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力的正交频分复用（OFDM）技术将是非常具有竞争力的空中接口技术2,3。1.2 研究背景和意义1.2.1 OFDM技术发展历史正交频分复用技术己有近40年的发展历史，其概念最早出现于 20世纪50年代中期。60年代，人们对多载波调制（MCM）技术进行了许多理论上的研究，形成了并行数据传输和 频分复用的思想。同时，OFDM技术也被应用到美国军用高频通信系统中。1966年，R.W.Chang发表了 Synthesis of band-limited orthogonal signals for multi channel data transmission一文。文中叙述了在线性带限信道中，无 ISI和ICI的同时传输信息的 原理。1971年,Weinstein和Ebert提出了将离散傅立叶变换（DFT）引入并行传输系统来实现多 载波调制的方法。这样在实际应用中就可以依靠更为方便的快速傅立叶变换（IFFT/FFT）来 完成OFDM系统的调制和解调功能，无需再使用梳状滤波器，简化了系

9、统结构，使得OFDM 技术更趋实用化。但是由于当时受到实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡 器的稳定性等相关技术条件的限制，OFDM技术没有得到广泛的应用。另一个重要贡献是Peled和Ruiz在1980年做出的。他们引入了循环前缀(cyclic prefix, CP)这一概念，解决了正交性的问题；没有采用插入空保护间隔的办法，相反，用 OFDM 的循环延伸填充了保护间隔。当 CP的时间比信道的脉相应时间长时，这样就可以在色散 信道上保持正交性。20世纪80年代，人们对多载波调制在高速 MODEM、数字移动通信等领域中的应用 进行了较为深入的研究。到了 90年代，数字信号处理技术和超大规模集成电路的飞速发 展，又为OFDM技术的实现扫除了障碍。此时，OFDM技术终于登上了通信的舞台。高速数字信号处理(DSP)芯片的发展，使得OFDM优越性更加突出。DSP与FFT技术 的结合，使得OFDM开始迅速发展并被广泛应用。DFT/IDFT、QAM技术、栅格编码技术、 软判决技术、信道自适应技术等成熟技术的逐步引入，人们开始集中越来越多的精力开发 OFDM技术在移动通信领域的应用。OFDM的出现己有几十年的历史，但这种多载波传输 技术在双向无线数据方面的应用却是近十年来的新趋势。主要应用包括：非对称数字用户 环路(ADSL) , ETSI标准的音频广播(DAB),数字视频广播(DVB)等。1999年IEEE802.1la通过了一个5GHz的无限局域网标准，其中OFDM调制技术被采 用成为它的物理层标准。ETSI的宽带射频接入网(BRAN)的局域网标准也把OFDM定位他 的调制标准技术401999年12月，包括 Ericsson, Nokia和 Wi-LAN 在内的7家公司发起了国际 OFDM 论坛，致力于策划一个基于 OFDM技术的全

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