基于MATLAB的OFDM接收系統(tǒng)設計與仿真 通信工程專業(yè)畢業(yè)設計 畢業(yè)論文.doc

本科生畢業(yè)論文（設計）題目：基于MATLAB的OFDM接收系統(tǒng)設計與仿真學院電子信息工程學院學科門類工學專業(yè)通信工程學號姓名指導教師2011年5月12日裝訂線河北大學2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）基于MATLAB的OFDM接收系統(tǒng)設計與仿真摘要OFDM即正交頻分復用技術(shù)，實際上是多載波調(diào)制中的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到相互正交且重疊的多個子載波上同時傳輸。該技術(shù)的應用大幅度提高無線通信系統(tǒng)的信道容量和傳輸速率，并能有效地抵抗多徑衰落、抑制干擾和窄帶噪聲，如此良好的性能從而引起了通信界的廣泛關(guān)注。本文設計了一個基于FFT算法的OFDM接收系統(tǒng)，并在計算機上進行了仿真和結(jié)果分析。重點放在OFDM接收系統(tǒng)設計與仿真，在這部分詳細介紹了系統(tǒng)各模塊的組成及設計機理，然后對OFDM信號經(jīng)過AWGN信道后進行解調(diào)，整個過程都是在MATLAB環(huán)境下仿真實現(xiàn)，并對接收系統(tǒng)的仿真結(jié)果及性能進行分析，通過仿真得到信噪比與誤碼率之間的關(guān)系，為該系統(tǒng)的具體實現(xiàn)提供了大量有用數(shù)據(jù)，為OFDM通信系統(tǒng)的進一步改進奠定了基礎。關(guān)鍵詞：正交頻分復用；MATLAB；接收系統(tǒng)；設計仿真河北大學2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）OFDMReceiverDesignandSimulationBasedonMATLABABSTRACTOFDM,whichisshortforOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,isactuallyoneofthemulti-carriermodulations.ThemainideaofOFDMistosplitthechannelintoanumberoforthogonalsubchannelsandthehigh-speeddatasignalsintoanumberofparallellow-speeddatasignalsthataretransmittedsimultaneouslyovernumbersofsubcarriers.Thistechnologygreatlyimprovesthechannelcapacityandtransmissionrateofthewirelesscommunicationsystemandeffectivelyresiststomultipathfadinginterferenceandinhibitsnarrowbandnoise.Suchagoodperformancehasbroughtwidespreadconcerninthecommunicationarea.Inthisthesis,basedontheFFTalgorithm,anOFDMreceiversystemisdesignedandsimulatedonacomputer.ThisarticlefocusesontheOFDMreceiverdesignandsimulationanddetailsthecomponentsanddesignofeachmoduleofthesystem,andthenthedemodulationoftheOFDMsignalstransmittedthroughAWGNchannel.TheentireprocessisrealizedundertheMATLABsimulationenvironment.Andthenitanalyzesthereceiversystemsimulationresultsandperformance,throughwhichwegettherelationbetweenSNR(signaltonoise)andBER(biterrorrate),providingagreatnumbersofusefuldatasfortheconcreterealizationofthesystem,andlayingasolidfoundationforfurtherimprovementofOFDMcommunicationsystem.Keywords：OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)；MATLAB；ReceiverSystem；DesignandSimulation河北大學2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）目錄1引言.11.1課題研究背景及意義.11.2課題發(fā)展歷程現(xiàn)狀及前景.21.3可行性分析.21.4本文主要研究工作和內(nèi)容安排.22OFDM基帶系統(tǒng)的原理.42.1單載波與多載波通信系統(tǒng).42.1.1單載波通信系統(tǒng).42.1.2多載波通信系統(tǒng).42.2頻分復用與正交頻分復用.52.2.1頻分復用(FDM).52.2.2正交頻分復用(OFDM).62.3OFDM技術(shù)的優(yōu)缺點分析.72.4OFDM技術(shù)的基本理論及算法.82.4.1OFDM基本原理.82.4.2OFDM基礎理論.82.4.3OFDM核心算法.103OFDM接收系統(tǒng)設計.113.1OFDM整體基帶系統(tǒng)框圖.113.2OFDM接收系統(tǒng)設計.123.2.1串并變換.12河北大學2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）3.2.2去循環(huán)前綴CP.123.2.3FFT.133.2.4并串變換.143.2.516QAM解調(diào).154基于MATLAB的OFDM接收系統(tǒng)仿真.164.1仿真環(huán)境MATLAB介紹.164.2仿真參數(shù)設置.164.2.1OFDM系統(tǒng)參數(shù)選擇.164.2.2參數(shù)設置.164.3仿真程序分析.174.3.1仿真接收系統(tǒng)信號程序流程圖.174.3.2待接收OFDM信號.184.3.3信道模型.214.3.4串并變換/并串變換.224.3.5去循環(huán)前綴CP.224.3.6快速傅里葉變換FFT.234.3.716QAM解調(diào).244.4仿真結(jié)果分析.254.4.1比特率.254.4.2頻譜效率.254.4.3誤碼率分析.254.4.4仿真結(jié)果.25河北大學2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）5總結(jié).28參考文獻.29致謝.30河北大學2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）11引言1.1課題研究背景及意義由于OFDM技術(shù)的可實現(xiàn)性，在二十世紀90年代，OFDM廣泛應用干各種數(shù)字傳輸和通信中，如廣播式音頻、視頻領域和民用通信系統(tǒng)，主要的應用包括：非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）、ETSI標準的數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字視頻廣播（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無線局域網(wǎng)（WLAN）等。1999年，IEEE802.lla通過了一個5GHz的無線局域網(wǎng)標準，其中OFDM調(diào)制技術(shù)被采用為物理層標準，使得傳輸速率可以達54Mbps。這樣，可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，并支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務。這樣的速率完全能滿足室內(nèi)、室外各種應用場合。歐洲電信組織(ETSI)的寬帶射頻接入網(wǎng)的局域網(wǎng)標準HiperiLAN2也將OFDM定為它的調(diào)制標準技術(shù)。進入21世紀，無線移動通信業(yè)務從語音，數(shù)據(jù)到圖像，服務質(zhì)量(QoS)和傳輸速率的要求也越來越高，寬帶化已成為當今通信技術(shù)領域的主要發(fā)展方向。由于在諸如移動信道，廣播信道等實際信道中，會產(chǎn)生多徑衰落現(xiàn)象，引起嚴重的碼間干擾(ISI)，從而限制了傳輸速率的提高。傳統(tǒng)解決辦法是采用自適應均衡技術(shù)來對抗多徑衰落。但隨著傳輸帶寬的不斷增加，均衡器的制作越來越復雜，成本也在不斷提高。為了有效地利用有限的頻率資源，以滿足高速率，大容量的業(yè)務需求，必須采用專門的技術(shù)，以克服無線信道多徑衰落，降低對均衡器的依賴，降低噪聲，從而達到改善系統(tǒng)性能的目的。在眾多技術(shù)中，正交頻分復用(OFDM)技術(shù)顯出了其優(yōu)越的性能。OFDM自身具有良好的有效對抗載波間干擾和碼間干擾的性能，因此很快成為一種無線通信領域里的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。2004年11月，根據(jù)眾多移動通信運營商、制造商和研究機構(gòu)的要求，3GPP通過被稱為LongTermEvolution(LTE)即“3G長期演進”立項工作。項目以制定3G演進型系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范作為目標。3GPP經(jīng)過激烈的討論和艱苦的融合，終于在2005年12月選定了LTE的基本傳輸技術(shù)，即下行OFDM，上行SC(單載波)-FDMA。OFDM由于技術(shù)的成熟性，被選用為下行標準很快就達成共識。而上行技術(shù)的選擇上，由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些設備商認為會增加終端的功放成本和功率消耗，限制終端的使用時間，一些則認為可以通過濾波，削峰等方法限制峰均比。不過經(jīng)過討論后，最后上行還是采用了SC-FDMA方式。擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的3G標準TD-SCDMA在LTE演進計劃中也提出了TD-CDM-OFDM的方案B3G/4G是ITU提出的目標，并希望在2010年予以實現(xiàn)。B3G/4G的目標是在高速移動環(huán)境下支持高達