1、通信系統綜合設計報告題目：OFDM（統原理及其實現學部：班級：姓名：學號：指導教師：撰寫日期：目錄第一章31.1 要求31.2 系統基本原理及基本模塊31.2.1 設計思路31.2.2 系統基本模塊4第二章52.1 編程思路及框架52.1.1 信道編碼映射52.1.2 串并/并串變換62.1.30 FDM調制解調72.1.31 加/取出循環前綴7第三章83.1 實驗結果83.1.1 碼率計算：83.1.2 試驗結果8總結12附錄13第一章1.1要求仿真實現OFDMRI制解調，在發射端，經用/并變換和IFFT變換，加上保護間隔（又稱“循環前綴”），形成數字信號，通過信道到達接收端，結束端實現反變

2、換，進行誤碼分析。1.2系統基本原理及基本模塊1.2.1 設計思路轉統FDM信道頻譜劃分口 FDM信道頻詰劃分OFDM勺基本原理就是把高速的數據流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。由于每個子信道中的符號周期會相對增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的影響。并且還可以在OFDMI?號之間插入保護間隔，令保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑而帶來的符號間干擾（ISI）o而且，一般都采用循環前綴作為保護間隔，從而可以避免由多徑帶來的子載波間干擾（ICI）。G46工S36463ChBCh?-DhB八八八八八八

3、八八_調制原理：設OFDM（統中有N個子信道，第K個子信道采用的子載波為：/=Bkcos（2r+殃）4=0,L.,N-1OFDM1號爛不）路子信號之和一個碼元時間Ts內任意兩個子載波正交條件：cos117rfkt+%）cgs兀f,+=0子載頻條件：兀=左/NT；子載頻最小間隔：f=fk-f1=n/Ts心=1/1解調原理:N-lN-$1。=工垃8s（2切+外）ft=0i=G4=口、*8s(2S)M根據子載波正交性質：,11.2.2 系統基本模塊止匕OFMDfe含4個模塊，編碼映射、用并/并用變換、OFDMI制/解調、添加/取出循環前綴等。第二章2.1 編程思路及框架OFD喋現框架如下2.1.1

4、信道編碼映射當調制好的信號在信道里進行傳輸的時候，必然要受到信道的影響，導致在接收端信號解調出現錯誤，使系統的誤碼率大大增加。因而，為減少差錯，提高通信系統抗干擾能力和可靠性，在一個實用的通信系統中，采用信道編碼這一有效措施。方法是在發送端的信號中加入一定的冗余度,而在接收端這些冗余度可以用來檢測并且糾正信號通過信道后產生的錯誤。當然，冗余度的加入降低了系統的工作效率，但是和系統誤碼率的降低（即信號更加正確地傳送）相比，這些代價是可以接受的。QPSKWQAM64QAMCmoio 幗,10 10txicaocgpocfiCgci aCOiig甘i M即ooffiit嘈mlOdvil iOHil

5、iOltQidCOnQi OTriH OOii1 呼口 1010 koupci加i$00 嗎，他 厘皆 出 喈 im*悔1慟 HI110 uncoDilim 0111ID 4101ICI OIQ100 Tlttlfrf 1WV1 1 til 11 HI 101di non “11 hi cnoim cioi&iIrMdflt 1100111 1TW HN1OUCFkil QVWhl aiDMII tOOtia 110D10 W 叩帕 ht也毋期 1皿 d11(kfeD OICHW QIDWH2.1.2 串并/并串變換設OFD陳統的輸入信號為串行二進制碼元，其碼元序列時間為T,先將此輸入碼元序列

6、分為幀，每幀中有F個碼元，即有F比特。然后將此F比特分成N組，每組中的比特數可以不同。如下圖所示。可對N個子載波進行不同進制的調制r陋產比特F比特ornrrn7 in2.1.30 FDM調制解調調制離散傅里葉變換11/5。=-=5伍）不門“吃（=2/爪-1）vX比=0離散傅里葉逆變換；1K-i.s（k）=0J2,K-1）子載波信號xk（t）=Bkcos（2乃+然）,左=0,N1ofdMS號N-lNL5（，）=25（f）=2及cos（2”/+”）k=04=。復數形式NT；VTi=0k=Q解調解調即為其逆過程，用傅里葉變換完成2.1.4添加/取出循環前綴OFD陳統中，每個并行數據支路都是窄帶信號，

7、可近似認為每個支路都經歷平坦衰落，這樣就減小了頻率選擇性衰落對信號的影響。同時，每路子數據流速率的降低，減小了符號間干擾（ISI）。止匕外，還可以通過加保護問隔的辦法完全消除符號間干擾。假設每個OFD陸號由Yt樣值組成,由于時延擴展,接收端將會有和信道沖激響應持續時間相對應的前L（L3.2 實驗分析FslaE11Ifiabuf北兒州FindnIIip1G|fI黃嶗C|麟百D曹|CurTimtDirMt睢k：PMpraT/HMUTUB7lA，ofk*囹Shortcutsj|lJfontoAdd衛TkitrxJI”WiridoyLCt&0，mfii4K-Mi-鵬期,”imafiUmitledmIv

8、t-iile-6KE201R20000也_JL_turretDirtciflry,叱扇沖點修:cinuLam日工與七口工丁AII-11-2P上午#:如K畫口QQbet=2-EQDDe-ODdK為誤碼數量：為5B為波形總量：為2000誤碼率BER=k/b=0.04%16QAM誤比特率為5.96%總結得出OFDM系統的誤碼率遠低于16QAM等，由此可以見OFDM系統具有一定優越性。總結通過本次實驗，我懂得了如何仿真實現OFD硼制解調，在發射端，經用/并變換和IFFT變換，加上保護間隔（又稱“循環前綴”），形成數字信號，通過信道到達接收端，結束端實現反變換，進行誤碼分析。通過本次實驗，我加深了OFD

9、MJ基本原理就是把高速的數據流通過用并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。由于每個子信道中的符號周期會相對增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的影響。并且還可以在OFDM?號之間插入保護間隔，令保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑而帶來的符號間干擾（ISI）o而且，一般都采用循環前綴作為保護間隔，從而可以避免由多徑帶來的子載波間干擾（ICI）。此次實驗不但給我鞏固了課本的基礎知識，還加強了我的動手能力。附錄clearall;closeall;IDFT_bin_length=1024;%DFT的點數carrier

10、_count=200;%載波的數量bits_per_symbol=2;%每個符號代表的比特數symbols_per_carrier=50;%每個載波使用的符號數SNR=10;%信道中的信噪比(dB)baseband_out_length=carrier_count*symbols_per_carrier*bits_per_symbol;%總比特數carriers=(1:carrier_count)+(floor(IDFT_bin_length/4)floor(carrier_count/2);conjugate_carriers=IDFT_bin_length-carriers+2;%發送端%

11、產生隨機二進制數據：baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length);convert_matrix=reshape(baseband_out,bits_per_symbol,length(baseband_out)/bits_per_symbol);fork=1:(length(baseband_out)/bits_per_symbol)modulo_baseband(k)=0;fori=1:bits_per_symbolmodulo_baseband(k)=modulo_baseband(k)+convert_matrix(i,k)*2A(bits

12、_per_symbol-i);endend%用并轉換carrier_matrix=reshape(modulo_baseband,carrier_count,symbols_per_carrier);%對每一個載波的符號進行差分編碼carrier_matrix=zeros(1,carrier_count);carrier_matrix;fori=2:(symbols_per_carrier+1)carrier_matrix(i,:)=rem(carrier_matrix(i,:)+carrier_matrix(i-1,:),2Abits_per_symbol);end%把差分符號代碼轉換成相位

13、carrier_matrix=carrier_matrix*(2*pi)/(2Abits_per_symbol)；%把相位轉換成復數X,Y=pol2cart(carrier_matrix,ones(size(carrier_matrix,1),size(carrier_matrix,2);complex_carrier_matrix=complex(X,Y);%分配載波到指定的IFFT位置IDFT_modulation=zeros(symbols_per_carrier+1,IDFT_bin_length);IDFT_modulation(:,carriers)=complex_carrier

14、_matrix;IDFT_modulation(:,conjugate_carriers)conj(complex_carrier_matrix);%畫出頻域中的OFDM&號代表figure (1)stem(0:IDFT_bin_length-1,abs(IDFT_modulation(2,1:IDFT_bin_length),b*-)gridonaxis(0IDFT_bin_length-0.51.5)ylabel(Magnitude)xlabel(IDFTBin)title(OFDMCarrierFrequencyMagnitude)%通過IFFT將頻域轉化為時域，得到時域信號time_w

15、ave_matrix=ifft(IDFT_modulation);time_wave_matrix=time_wave_matrix;%ffl出一個符號周期的時域OFDM&號figure (2)plot(0:IDFT_bin_length-1,time_wave_matrix(2,:)gridonylabel(Amplitude)xlabel(Time)title(OFDMTimeSignal,OneSymbolPeriod)刎出每一個載波對應的時域信號(分離的OFDM6號)forf=1:carrier_counttemp_bins(1:IDFT_bin_length)=0+0j;temp_b

16、ins(carriers(f)=IDFT_modulation(2,carriers(f);temp_bins(conjugate_carriers(f)=IDFT_modulation(2,conjugate_carriers(f);temp_time=idft(temp_bins);figure(3)plot(0:IDFT_bin_length-1,temp_time)holdonendgridonylabel(Amplitude)xlabel(Time)title(SeparatedTimeWaveformsCarriers)fori=1:symbols_per_carrier+1win

17、dowed_time_wave_matrix(i,:)=real(time_wave_matrix(i,:).*hamming(IDFT_bin_length);windowed_time_wave_matrix(i,:)=real(time_wave_matrix(i,:);end聊并轉換ofdm_modulation=reshape(windowed_time_wave_matrix,1,IDFT_bin_length*(symbols_per_carrier+1);%畫出整個時域OFDMtemp_time=IDFT_bin_length*(symbols_per_carrier+1);f

18、igure(4)plot(0:temp_time-1,ofdm_modulation)gridonylabel(Amplitude(volts)xlabel(Time(samples)title(OFDMTimeSignal)%上變頻，這個模型中我們把經過IFFT運算后OFDMft接發送Tx_data=ofdm_modulation;%言道%ThechannelmodelisGaussian(AWGN)+Multipath(時延為1)Tx_signal_power=var(Tx_data);linear_SNR=10A(SNR/10);noise_sigma=Tx_signal_power/l

19、inear_SNR;noise_scale_factor=sqrt(noise_sigma);noise=randn(1,length(Tx_data)*noise_scale_factor;copy1=zeros(1,length(ofdm_modulation);fori=2:length(ofdm_modulation)copy1(i)=ofdm_modulation(i-1);endRx_Data=Tx_data+noise;%根據符號長度和符號數將串行的符號轉換為并行的%-每一列是符號周期Rx_Data_matrix=reshape(Rx_Data,IDFT_bin_length,s

20、ymbols_per_carrier+1);%寸每一列信號做FFT得到頻域信號Rx_spectrum=dft(Rx_Data_matrix);%抽取接收信號中有載波的點Rx_carriers=Rx_spectrum(carriers,:);%計算載波的相位%-弧度轉換為角度%-歸一化相位(0-360)Rx_phase=angle(Rx_carriers)*(180/pi);phase_negative=find(Rx_phase0);Rx_phase(phase_negative)=rem(Rx_phase(phase_negative)+360,360);%用diff()計算相位差Rx_de

21、coded_phase=diff(Rx_phase);phase_negative=find(Rx_decoded_phase0);Rx_decoded_phase(phase_negative)rem(Rx_decoded_phase(phase_negative)+360,360);%相位轉化為符號base_phase=360/2Abits_per_symbol;delta_phase=base_phase/2;Rx_decoded_symbols=zeros(size(Rx_decoded_phase,1),size(Rx_decoded_phase,2);fori=1:(2Abits_per_symbol-1)center_phase=base_phase*i;plus_delta=center_pha