OFDM通信系统分析及其Simulink仿真
分类：研究生报告 更新时间：09-12 来源：网络
一、课题综述及研究意义
当前，随着Internet商用化所带动的视频、音频及数字通信技术的发展，人们对无线通信寄予了更高的希望。无线移动通信作为通信行业的新兴领域正在进行着日新月异的发展，寻求一种大容量、高速率的无线网络已经成为无线通信发展的必需和必然。为此，在过去的10多年中，向第三代移动通信系统标准发展的全球性浪潮，使相关专家参与了新技术标准化工作。然而，信息技术的发展日新月异，当新一代技术推出市场不久，更新的技术已经在实验室进行研发。在我们期待3G系统带来优质服务的同时，第四代移动通信系统（4G）的最新技术已经在实验室悄然进行当中。第四代移动通信技术主要以正交频分技术（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）为核心技术，它的主要思想是将高速的数据流经串并转换为N路低速数据流，再将这些低速数据流用相互正交的N路子载波调制，最后将调制好的N路信号相加得到传输信号。
OFDM技术具有频带利用率高、传输速率高、抗干扰能力强、抗多经衰落能力强等优势。虽然OFDM系统有很多特有的优点，但由于其结构的特殊性，使得该系统也存在一些缺点。一是高峰均功率比给信号带来畸变，使叠加信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道之间的正交性遭到破坏。二是OFDM系统对定时和频率偏移敏感。如今虽然该技术能够基本满足人们当下对无线通信的要求，但它具有的缺点会在不久的将来给人们的通信带来一定的困扰。所以该技术值得我们进一步的去深究，不断的改善它的性能，从而提高通信的性能。
本文主要研究的内容是掌握OFDM基本原理，建立OFDM通信系统模型，并且用Simulink工具箱对其实现仿真。
二、课题拟采取的研究方法和技术路线
研究方法：对OFDM通信技术的研究,主要采取的方法是：
第一，研究该技术的基本思想和基本原理；
第二，对该通信技术的内部结构进行分析，找到最优的实现方法；
第三，了解该系统的一些关键性的技术以及该技术所具有的优缺点；
第四，建立仿真模型；
第五，用Simulink对模型进行仿真；
技术路线：本论文主要阐述了OFDM技术的主要思想和原理，并利用Simulink对其实现仿真。
三、主要参考文献
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二、毕业设计（论文）工作实施计划
（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果
理论分析：
OFDM是由MC技术和FDM相结合而成，是一种特殊的MCM技术。它的主要思想是将高速的数据流划分成多个低速数据流，经过串并变换，从而得到多路低速并行数据流，然后用这些数据流去调制多路正交子载波，最终将调制好的信号相加得到传输信号。在OFDM系统中，用于调制的子载波都相互正交，从而大大的减少了频谱的使用，提高了频谱利用率。在频谱资源如此紧张的今天，此技术具有重大的意义。与传统的系统相比，OFDM技术不仅具有较高的频谱利用率，而且它能够有效的减少符号间干扰（ISI）和信道间干扰（ICI）、对抗信道的快衰落。如今，OFDM技术已成为第四代移动通信的核心技术，它不仅具有良好的性能，而且具有较高的数据传输速率，种种优势给人们的生活带来了更多的便捷。
OFDM系统发送端的原理：将高速传输的串行数据流送入发送器，该高速传输的数据流的速率为R码字/ 秒。先将数据流送入串行—并行转换器中，让数据流转换成M路子数据流，在M路子数据流中，任何一条数据流的速率为R/M码字/秒。随后，这些M路数据流被输入到一个IFFT模块，从而可以将这M路数据流进行处理即调制，目的主要是改变数据的类型。最后将这些转换好的信号合成并可以作为传输信号。
OFDM系统接收端的原理：与发送端恰恰相反，接收端将接收到的时域信号用快速傅立叶变换转换成频域信号。再将这些信号通过一个并行—串行转换器，这样就可以得到原始的数据，从而完成数据的传输。
从OFDM的原理的阐述中可以了解到：OFDM系统的主要思想就是将高速传输的并行数据流转化成多路低速传输的并行数据流，之后对每路数据流实现调制，用于调制的子载波需要相互正交。
OFDM系统存在的一些不足：
（1）噪声干扰和频偏对系统性能影响很大
OFDM系统中串并转换器和振荡器都会引起噪声干扰和频偏，这些影响将会破坏子信道间的正交特性。有研究发现，系统仅出现百分之一的频偏将导致信噪比下降三十。由此可见，这些问题都会对系统影响很大。
（2）会产生较大的峰值和均值功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)
OFDM系统是将传输数据流转化成多条数据流，将多条数据流用串并转换模块处理，之后将这些数据进行调制，最后将这些调制好的信号进行合成处理，在合成的过程中也许就会出现比正常情况大的峰值功率，由此PAPR则会增大，PAPR的过大对系统的放大器模块提出了更高的要求。
现如今，这些问题相继得到了解决，OFDM技术越来越完善，解决了人们对通信领域的许多需求，相信该技术在不久的将来，会给人们的通信带来各种各样的业务。
软件要求： wWW.EEElw.com
通信仿真具备三个步骤，其中包括建立模型图、Simulink仿真以及结果数据处理，可以看到该流程是一个循环反复的过程，因此这三个阶段也许要不断的运行很多次才可以得到理想的仿真数据。仿真建模是用于对现实中的系统进行模拟，在模拟的过程中，可能会忽略许多细节方面的问题，因此在建立模型之前要考虑好系统的稳定性和可行性。仿真实验就是对模型建好的系统进行综合性的测试，在仿真过程中，需要不断的去改变系统的参数，并观察不同参数给系统带来的不同反映。仿真分析是在仿真实验之后对得到的数据进行分析研究，对数据使用平均值、方差、标准差等方式处理。仿真分析并不是仿真结束的标志，如果经过各种处理的数据并没有得到满意的结果，那么则需要对模拟系统进行部分修改，之后再重复三个步骤。
OFDM系统框图包含了许多模块，并且对系统的干扰做出了一些解决措施，比如在数据中插入导频、加入循环前缀等等。当数据从发送端输入以后，要经过的流程是：信道的编码和交织、串并转换、离散的反傅立叶变换、加循环前缀等。在接收端，只需实现发送端做的一系列措施的反变换就可以得到原始数据。在仿真的之后，需要对仿真结果进行分析，从系统的误码率仿真图中，可以清晰看出：随着的逐渐增大，信号的误码率在不断的减小。所以为了保证系统的性能，要将的值变大，从而使误码率降至最低。