基于Matlab的OFDM系统仿真

中文摘要
交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 是一种特殊的多载波方案,它可以被看作一种调制技术,也可以被当作是一种复用技术｡选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落或窄带干扰｡OFDM 由于其频谱利用率高,成本低等原因越来越受到人们的关注｡
本次毕业设计是利用MATLAB对OFDM进行仿真｡仿真实验是掌握系统性能的一种有效手段,它通过对仿真模型的实验结果来确定(或推断)实际系统的性能,从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考｡
论文介绍了OFDM技术的研究意义和背景及发展趋势,还有其主要技术和对其的仿真｡具体如下:
首先介绍了OFDM的历史背景､发展现状及趋势､研究意义和研究目的及研究方法和OFDM的基本原理､基本模型､OFDM的基本传输技术及其应用,然后介绍了本课题所用的仿真工具软件MATLAB,并对其将仿真的OFDM各个模块包括信道编码､交织､调制方式､快速傅立叶变换及无线信道进行介绍,最后是对于OFDM的流程框图进行分析和在不影响研究其传输性的前提下进行简化,并且对其仿真出来的数据图形进行分析理解｡

关键词：正交频分复用,无线信道,多径效应,MATLAB,IFFT
 
OFDM SYSTEM SIMULATION USING MATLAB
  
Abstract
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）is one kind of special multi-carrier plan. It may be regarded as one kind of modulating technique, also can be regarded as one kind of multiplying technique. The primary cause of choosing OFDM in this project is that it can be able to resist the frequency selective declining well or the clipping interference. Due to the high frequency spectrum using OFDM, and the low cost, OFDM has been attached more and more people's attention.
This project is carried on the simulation using MATLAB for OFDM. The simulation experiment is one of effective method to understand a system and its performance. It can determine the system performance through the simulation model experiment. Therefore it can provide the reliable reference for the new system establishment or the original system updating.
The paper introduces the research significance ，the background and the trend of development of OFDM technology, and its primary technology and simulation. Specifically as follows:
Firstly, the paper introduces the historical background, the developing tendency of present situation, the research significance, the research goal, the research way of the OFDM ,and then the basic principle，basic model, basic transfer technology and application of OFDM. And then, the paper also introduces the simulation tool software MATLAB which is used in the project, and introduces each module of OFDM including the channel coding, interleaves, modulation, the fast Fournier transformation and the wireless channel in this simulation. Finally, the paper analyzes the flowing diagram of OFDM and carries on the simulations on the simplification module which does not affect the research of the transmission, and then discusses the results obtained from the simulation experiments.

Key words:  OFDM, Wireless channel, Multipart effect, MAT-LAB, IFFT    

研究OFDM的意义及背景
现代通信的发展是爆炸式的。从电报、电话到今天的移动电话、互联网，人们从中享受了前所未有的便利和高效率。从有线到无线是一个飞跃，从完成单一的话音业务到完成视频、音频、图像和数据相结合的综合业务功能更是一个大的飞跃。在今天，人们获得了各种各样的通信服务，例如，固定电话、室外的移动电话的语音通话服务，有线网络的上百兆bit的信息交互。但是通信服务的内容和质量还远不能令人满意，现有几十Kbps传输能力的无线通信系统在承载多媒体应用和大量的数据通信方面力不从心:现有的通信标准未能全球统一，使得存在着跨区的通信障碍;另一方面，从资源角度看，现在使用的通信系统的频谱利用率较低，急需高效的新一代通信系统的进入应用。
目前，3G的通信系统己经进入商用，但是其传输速率最大只有2Mbps，仍然有多个标准，在与互联网融合方面也考虑不多。这些决定了3G通信系统只是一个对现有移动通信系统速度和能力的提高，而不是一个全球统一的无线宽带多媒体通信系统。因此，在全世界范围内，人们对宽带通信正在进行着更广泛深入的研究 。

目录
第1章 绪论 1
1.1研究OFDM的意义及背景 1
1.2 OFDM系统的发展现状 2
1.3 OFDM的发展趋势 3
1.4研究方法 4
1．5 小结 4
第2章 OFDM传输技术 5
2. 1引言 5
2.2 OFDM的基本模型 5
2.3基于DFT(或FFT)的OFDM系统 8
2.4 OFDM技术特点 9
2.4.1抗多径衰落 9
2.4.2循环前缀 11
2.4.3同步技术 13
2.4.4 OFDM 自适应传输技术 14
2.4.5 OFDM的主要缺点 16
2.5 OFDM技术的应用 16
2.6本章小结 17
第3章 OFDM移动通信系统仿真平台 18
3.1引言 18
3.2 MATLAB简介 18
3. 3 OFDM仿真平台 19
3.3.1信道编码 20
3.3.2 交织 20
3.3.3 调制方式 20
3.3.4快速傅立叶变换 22
3.3.5 无线信道 22
3.4 OFDM系统参数选择 23
3.5小结 23
第4章 基于Matlab的OFDM系统仿真 24
4.1引言 24
4.2 OFDM传输系统原理 24
4.3 OFDM原理简化 25
4.4对程序的分析 26
4.4.1 初始化设置 26
4.4.2 发送部分 26
4.4.3信道部分 27
4.4.4接收部分 27
4.5仿真结果及分析 28
4.5.1文本文件经仿真结果 28
4.5.2音频测试 34
结论 41
致谢 42
参考文献 43


参考文献
[1]王锦,张建民.多载波数字通信中OFDM原理及应用. 天津:天津职业技术师范学院学报,2003.2-4
[2]樊凌涛,梁天明,陈健.OFDM技术在高速数据传输中的进展.武汉:无线电通信技术出版社，2002.68-92
[3]阮沈勇,王永利,桑群芳.MATLAB程序设计.北京：电子工业出版社,2004.180-253
[4]徐明远,邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安：西安电子科技大学出版社,2005.59-104
[5]廖科,蒲亦非,周激流,张松.OFDM技术及其MATLAB模拟. 武汉:无线通信技术出版社,2004.10-12
[6]张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术.西安:西安电子科技大学出版,2002.25-48
[7]Rohit Negi, John Cioffi. Pilot tone selection for channel estimation in a mobile OFDM system, IEEE Trans. Consumer Electronics,1998.24-56
[8]Scharf, L.L., Statistical Signal Processing: Detection, Estimation and Time Series Analysis,Addison-Wesley, 1991
[9]W .T. Webb, R. Steels, Variable rate QAM for mobile radio, IEEE Trans. Communications, vol.43, July 1995, pp. 2223-2230
[10]A. Czylwik, Adaptive OFDM for wideband radio channels, in Proc. IEEE Global Telecommunications Conf (GLOBECOM'96), London, U.K., Nov, 1996, pp. 713-718
[11]R.F.H.Fischer and J.B. Huber. A New Loading Algorithm for Discrete Multitude Transmission. IEEE Proc. GLOBECOM '96, London, England, November 1996, pp. 724-728
[12]樊凌涛,梁天明,陈健. OFDM技术在高速数据传输中的进展. 上海:上海交通大学电子信息学院,2003.12-44
[13]Keller, Thomas, and Lajos Hanzo.Adaptive Multicarrier Modulation: AConvenient Framework for Time-Frequency Processing in WirelessCommunications. IEEE Proceedings of the IEEE88,2000.609-640
[14]O'Leary, Seamus. Understanding Digital Terrestrial Broadcasting.Massachusetts: Artech House, 2000.145-234
[15]Mitra, Sanjit K. Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach. NewYork: McGraw-Hill, 2001.67-200