畢業(yè)論文--正交頻分復用（ofdm）系統(tǒng)性能的仿真

1、<p>　　2012 屆畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　設計（論文）題目 正交頻分復用（OFDM）系統(tǒng)性能的仿真 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　所 屬 系 </p><p

2、>　　專業(yè)年級 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2012 年 5 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　OFDM (正交頻分復用)的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解成許多低速率的子數(shù)據(jù)流，利用相互正交且重疊的多個子載波

3、同時傳輸。它的主要優(yōu)點是多徑失真低，抗符號間干擾(ISI)能力強，頻帶利用率很高。本設計針對OFDM系統(tǒng)的性能在計算機上用仿真工具Matlab進行了仿真和分析。本設計主要由四部分構成:OFDM的歷史及其發(fā)展過程、OFDM的原理及應用、Matlab仿真系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)的性能仿真及分析。在OFDM的歷史及其發(fā)展過程部分，介紹了OFDM的提出、發(fā)展、應用以及優(yōu)缺點。在OFDM的原理及應用部分，首先簡單描述了一下無線多徑信道的特性，然后詳細講

4、述了OFDM的原理包括系統(tǒng)模型和傳輸特性，其中系統(tǒng)模型部分又分為連續(xù)系統(tǒng)模型和離散系統(tǒng)模型。第三部分主要是對Matlab這種仿真軟件的功能進行了簡單的介紹。最后一部分，是本設計的重點，首先對OFDM系統(tǒng)的性能進行仿真，繪制仿真流程圖，根據(jù)流程圖進行編程。在此基礎上對其結果數(shù)據(jù)加以分析得出結論。</p><p>　　綜上所述，本設計完成了對一個OFDM系統(tǒng)性能的仿真。同時為該系統(tǒng)的具體實現(xiàn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)，為O

5、FDM通信系統(tǒng)的進一步改進奠定了基礎。</p><p>　　關鍵詞:正交頻分復用、矩陣實驗室、通信性能仿真、流程圖</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This thesis is the OFDM system performance is simulated and analyzed by Matl

6、ab which is a simulated tool on a computer. The thesis mainly consists of four parts: OFDM' s history and developing process , theory and application of OFDM, the simulated system Matlab and the simulation and analys

7、is for the OFDM system performance .In the OFDM' s history and developing process part, introduced OFDM raise development, application and advantage. In the OFDM theory and application part, briefly descr</p>

8、<p>　　Finally part is a textual point, at first an OFDM system simulated, drew a simulated flow chart, and according to the flow chart to program .On this foundation, I analyzed the result data and obtain conclusi

9、on.</p><p>　　In conclusion, an OFDM system's performance is simulated. In the same time it provides lots of useful data for realizing the system and for advanced research.</p><p>　　Key Word:

10、 OFDM、Matlab、Telecom system simulation、Flow chart</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b&

11、gt;</p><p><b>　　1.1移動通信1</b></p><p>　　1.2 OFDM系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3本設計主要工作6</p><p>　　第二章 OFDM的原理及應用7</p><p>　　2.1 無線多徑信道的特性8</p>&l

12、t;p>　　2.1.1 無線多徑信道的建模8</p><p>　　2.1.2 無線多徑信道的參數(shù)9</p><p>　　2.1.3 多徑效應產生的衰落10</p><p>　　2.2 系統(tǒng)模型10</p><p>　　2.2.1 連續(xù)系統(tǒng)模型10</p><p>　　2.2.2 離散系統(tǒng)模型15<

13、;/p><p>　　2.3 傳輸技術17</p><p>　　2.3.1 接收機17</p><p>　　2.3.2 接收機19</p><p>　　2.4 本章小結20</p><p>　　第3章 MATLAB仿真系統(tǒng)21</p><p>　　3.1 MATLAB的功能21</p

14、><p>　　3.2 MATLAB的語言特點21</p><p>　　3.3 MATLAB的工作環(huán)境22</p><p>　　第4章 OFDM系統(tǒng)的性能仿真23</p><p>　　4.1 計算機仿真23</p><p>　　4.1.1 計算機仿真平臺23</p><p>　　4.1.2

15、仿真流程23</p><p>　　4.2 代碼實現(xiàn)24</p><p>　　4.3 仿真結果分析26</p><p><b>　　第5章 總結28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致謝30</b

16、></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　自1897年馬可尼第一次展示了無線電使英格蘭海峽里行駛的船只保持連續(xù)不斷的通信能力以來，移動通信就一直是人們心目中最完美的夢想。隨著貝爾實驗室蜂窩概念的提出和高可靠的、小型化的、晶體射頻電路的發(fā)展，移動通信的時代終于來臨了。在最近短短的幾十年里，在科技飛速發(fā)展的推動下和市場需求的巨大刺激下

17、，無線移動通信經歷了從模擬通信到數(shù)字通信、從FDMA到CDMA的巨大發(fā)展。移動通信所能提供的業(yè)務也從剛開始的，單一的語音業(yè)務到現(xiàn)在的各種豐富多彩的新業(yè)務。現(xiàn)在走在大街上，幾乎人手一部手機，我們正在享受著移動通信帶給我們的種種便利和快捷。</p><p><b>　　1.1移動通信</b></p><p>　　移動通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。顧名思義，移動通

18、信就是指通信雙方至少有一方在運動狀態(tài)中進行信息傳輸。例如移動臺（由車輛、船舶、飛機或者行人攜帶）與固定點之間或者移動臺之間的通信都屬于移動通信的范疇。另外，還有一種可移動的概念，即通信用戶的位置是可變的，但在通信過程中用戶不處于運動狀態(tài)。這類通信也可稱為移動通信，但與嚴格意義的移動通信相比，兩者的無線信道特性有較大的差別。</p><p>　　移動通信不但集中了無線通信和有線通信的最新技術成就，而且集中了網(wǎng)絡接收

19、和計算機技術的許多成果。目前，移動通信已從模擬通信發(fā)展到了數(shù)字通信階段，并且正朝著個人通信這一更高級階段發(fā)展。未來移動通信的目標是，能在任何時間任何地點，向任何人提供快速可靠的通信服務。可以說移動通信從無線電通信發(fā)明之日就產生了。1897年，M.G.馬可尼所完成的無線通信實驗就是在固定點與一艘拖船之間進行的，當時的距離為18海里（約33公里）?，F(xiàn)代移動通信技術的發(fā)展始于20世紀20年代，但是一直到20世紀70年代中期，才迎來了移動通信的

20、蓬勃發(fā)展。</p><p>　　1978年底，美國貝爾實驗室研制成功先進移動電話系統(tǒng)（AMPS），建成了蜂窩狀模擬移動通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。與此同時，其他發(fā)達國家也相繼開發(fā)出蜂窩式公共移動通信網(wǎng)，這一階段的特點是蜂窩移動通信網(wǎng)成為實用系統(tǒng)，并在世界各地迅速發(fā)展。移動通信得到迅猛發(fā)展的原因，除了用戶需求迅速增加這一主要推動力之外，還有幾方面技術發(fā)展所提供的條件。首先，微電子技術在這一時期得到迅速發(fā)展，使得通信

21、設備能夠實現(xiàn)小型化、微型化。其次，貝爾實驗室在20世紀70年代提出的蜂窩網(wǎng)的概念形成了移動通信新體制。蜂窩網(wǎng)，即所謂的小區(qū)制，由于實現(xiàn)了頻率再用，大大提高了系統(tǒng)容量。第三方面進展是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展而出現(xiàn)的微處理器技術日趨成熟以及計算機技術的迅猛發(fā)展，為大型通信網(wǎng)的管理與控制提供了技術手段。這一階段所誕生的移動通信系統(tǒng)一般被稱為是第一代移動通信系統(tǒng)。</p><p>　　從20世紀80年代中期開始，數(shù)字移動

22、通信系統(tǒng)進入發(fā)展和成熟時期。模擬蜂窩網(wǎng)的容量已不能滿足日益增長的移動用戶的需求。20世紀80年代中期，歐洲首先推出了全球移動通信系統(tǒng)（GSM，Global System for Mobile）。隨時后美國和日本也相繼指定了各自的數(shù)字移動通信體制。20世紀90年代初，美國Qualcomm公司推出了窄帶碼分多址（CDMA，Code-Division Multiple Access）蜂窩移動通信系統(tǒng)，這是移動通信系統(tǒng)發(fā)展中的里程碑。從此，碼分

23、多址這種新的無線接入技術在移動通信領域占據(jù)了越來越重要的地位。這些目前正在廣泛應用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)就是第二代移動通信系統(tǒng)。</p><p>　　第二代移動通信系統(tǒng)主要是為支持話音和低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務而設計的。但隨著人們對通信業(yè)務范圍和業(yè)務速率要求的不斷提高，已有的第二代移動通信網(wǎng)絡將很難滿足新的業(yè)務需求。為了適應新的市場需求，人們正在發(fā)展第三代（3G）移動通信系統(tǒng)。但是由于3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)還沒有完全脫離第二代移動

24、通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)結構，所以普遍認為3G系統(tǒng)僅僅是一個從窄帶向未來移動通信系統(tǒng)過渡的階段。目前，人們已經把目光越來越多地投向超3G(beyond 3G)的移動通信系統(tǒng),該系統(tǒng)可以容納龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信質量，達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。從技術層面來看，3G系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術，而在3G以后的移動通信系統(tǒng)中正交頻分復用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）最受矚目，有不

25、少專家學者正針對OFDM技術在無線通信技術上的應用從事研究。</p><p>　　目前世界范圍內存在有多種數(shù)字無線通信系統(tǒng)，其中主要包括GSM系統(tǒng)、IS-136TDMA系統(tǒng)以及IS-95CDMA系統(tǒng)。其中GSM系統(tǒng)占據(jù)全球移動通信市場份額的58%，可以提供2.4kbit/s～9.6kbit/s以及14.4kbit/s的電路交換語音業(yè)務，還可以通過GPRS和EDGE分別提供144kbit/s和384kbit/s的分

26、組交換數(shù)據(jù)業(yè)務。IS-136系統(tǒng)占有全球市場9%的份額，它可以提供9.6kbit/s和14.4kbit/s,還可以通過使用蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD, Cellular Digital Packet Data)網(wǎng)絡來提供19.2kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務。顯然，基于支持話音業(yè)務電路交換模式的第二代移動通信系統(tǒng)不能滿足多媒體業(yè)務的需要。</p><p>　　對于高速數(shù)據(jù)業(yè)務來說，單載波時分多址接入（TDMA，Time

27、Division Multiple Access）系統(tǒng)和窄帶CDMA系統(tǒng)都存在很大的缺陷。由于無線信道存在時延擴展，高速信息流的符號寬度又相對較窄，所以符號之間會存在較嚴重的符號間干擾（ISI, Inter-Symbol Interference），這對單載波TDMA系統(tǒng)中使用的均衡器提出了非常高的要求，即抽頭數(shù)量要足夠大，訓練符號要足夠多，訓練時間要足夠長，從而均衡算法的復雜度也會大大增加。對于窄帶CDMA來說，其主要問題在于擴頻增益

28、與高速數(shù)據(jù)流之間的矛盾。在保證相同帶寬的前提下，高速數(shù)據(jù)流所使用的擴頻增益就不能太高，這樣就大大限制了CDMA系統(tǒng)抵抗噪聲的優(yōu)點，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一定的影響，如果保持原來的擴頻增益，則必須要相應地提高帶寬。此外CDMA系統(tǒng)一個非常重要的特點是采用閉環(huán)的功率控制，這在電路交換系統(tǒng)中比較容易實現(xiàn)，但對于分組業(yè)務來說，對信道進行預測，然后再返回功率控制命令會導致較大的時延，因此對于高速的無線分組業(yè)務來說，這種閉環(huán)的功率控制問題也存在缺

29、陷。</p><p>　　因此，人們開始關注OFDM系統(tǒng)，希望通過這種方法來解決高速信息流在無線信道中的傳輸問題，從而可以滿足帶寬要求更高的多種多媒體業(yè)務和更快的網(wǎng)絡瀏覽速度。</p><p>　　1.2 OFDM系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　OFDM的提出已有近40年的歷史，第一個實際應用是軍用的無線高頻通信鏈路。但這種多載波傳輸技術在雙向無線數(shù)據(jù)方面的應用

30、卻是近10年來的新趨勢。經過多年的發(fā)展，該技術在廣播方式下的音頻和視頻領域已得到廣泛的應用。近年來，由于數(shù)字信號處理（DSP，Digital Signal Processing）技術的飛速發(fā)展，OFDM作為一種可以有效對抗ISI的高速傳輸技術，引起了廣泛關注。OFDM技術已經成功地應用于非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line）、無線本地環(huán)路（WLL，Wireless Local

31、 Loop）、數(shù)字音頻廣播(DAB，Digital Audio Broadcasting)、高清晰度電視(HDTV，High-definition Television)、無線局域網(wǎng)(WLAN，Wireless Local Area Network)等系統(tǒng)中，它可以有效地消除信號多徑傳播所造成的ISI現(xiàn)象，因此在移動通信中的運用也是大勢所趨。1999年IEEE802.11a通過了一個5GHz的無線局域網(wǎng)標準，其中采用了OFDM調制技術并

32、將</p><p>　　1999年12月，包括Ericsson、Nokia和Wi-LAN在內的7家公司發(fā)起了國際OFDM論壇，致力于策劃一個基于OFDM技術的全球性統(tǒng)一標準?，F(xiàn)在OFDM論壇的成員已增加到46個會員，其中15個為主要會員。我國的信息產業(yè)部也已參加了OFDM論壇，可見OFDM在無線通信的應用已引起國內通信界的重視。2000年11月，OFDM論壇的固定無線接入工作組向IEEE802.16.3城域網(wǎng)的物

33、理層（PHY）標準。隨著IEEE802.11a和BRANHyperlan/2兩個標準在局域網(wǎng)的普及應用,OFDM技術將會進一步在無線數(shù)據(jù)本地環(huán)路的廣域網(wǎng)領域做出重大貢獻.OFDM由于其頻譜利用率高、成本低等原因越來越受到人們的關注。隨著人們對通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個人化和移動化的需求，OFDM技術在綜合無線接入領域將越來越得到廣泛的應用。隨著DSP芯片技術的發(fā)展，傅里葉變換/反變換、6/128/256QAM的高速Modem技術、格狀編碼技

34、術、軟判決技術、信道自適應技術、插入保護時段、減少均衡計算量等成熟技術的逐步引入，人們開始集中精力開發(fā)OFDM技術在移動通信領域的應用，預計3G以后移動通信的主流技術將</p><p>　　DAB是在AM和FM等模擬廣播基礎上發(fā)展起來的，可以提供與CD相媲美的音質以及其他的新型數(shù)據(jù)業(yè)務。1995年，由ETSI制定了DAB標準，這是第一個使用OFDM的標準。接著在1997年，基于OFDM的DVB標準也開始采用。在A

35、DSL應用中，OFDM被當作典型的離散多音頻調制（DMT Modulation技術），成功地用于有線環(huán)境中，可以在1MHz帶寬內提供高達8Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。1998年7月，經過多次的修改之后，IEEE802.11標準組決定選擇OFDM作為WLAN（工作于5GHz頻段）的物理層標準，目標是提供6Mbit/s到54Mbti/s數(shù)據(jù)速率，這是OFDM第一次被應用于分組業(yè)務通信系統(tǒng)中。此后，ETSI，BARN以及MMAC也紛紛采用OF

36、DM作為其物理層的標準。</p><p>　　此外，OFDM還易于結合時空編碼、分集、干擾抑制以及智能天線等技術，最在程度地提高物理層信息傳輸?shù)目煽啃?。如果再結合自適應調制，自適應編碼以及動態(tài)子載波分配，動態(tài)比特分配等技術，其性能可以進一步得到提高。</p><p>　　正交頻分復用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是FDM的一

37、種，是一種多個窄帶載波調制技術。它有以下優(yōu)點：</p><p>　　1） 把高速率數(shù)據(jù)流通過串并轉換，使得每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，從而有效地減少由于無線信道的時間彌散所帶來的ISI，減小了接收機內均衡的復雜度，有時甚至可以不采用均衡器，而僅僅通過采用插入循環(huán)前綴的方法消除ISI的不利影響。</p><p>　　2） 傳統(tǒng)的頻分多路傳輸方法是將頻帶分為若干個不相交的子頻帶來并

38、行傳輸數(shù)據(jù)流，各個子信道之間要保留足夠的保護頻帶。而OFDM系統(tǒng)由于各個子載波之間存在正交性，允許子信道的頻繁譜相互重疊，因此與常規(guī)的頻分復用系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)可以最大限度地利用頻譜資源。當子載波個數(shù)很大時，系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。</p><p>　　3） 各個子信道的正交調制和解調可以通過采用離散傅里葉反變換（IDFT，Inverse Discrete Fourier Transform）和

39、離散傅里葉變換（DFT，Discrete Fourier Transform）的方法來實現(xiàn)。在子載波數(shù)很大的系統(tǒng)中，可以通過采用快速傅里葉變換（FFT，F(xiàn)ast Fourier Transform）來實現(xiàn)。而隨著大規(guī)模集成電路技術與DSP技術的發(fā)展，快速傅里葉反變換（IFFT，Inverse Fast Fourier Transform）與FFT都是非常容易實現(xiàn)的。</p><p>　　4） 無線數(shù)據(jù)業(yè)務一般存在

40、非對稱性，即下行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量要大于上行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量，這就要求物理層支持非對稱高速率數(shù)據(jù)傳輸，OFDM系統(tǒng)可以通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。</p><p>　　5） OFDM易于和其他多種接入方法結合使用，構成OFDMA系統(tǒng)，其中包括多載波碼分多址MC-CDMA、跳頻OFDM以及OFDM-TDMA等等，使得多個用戶可以同時利用OFDM技術進行信息的傳輸。</p&g

41、t;<p>　　但是OFDM系統(tǒng)由于存在多個正交的子載波，而且其輸出信號是多個子信道的疊加，因此與單載波系統(tǒng)相比，存在如下缺點：</p><p>　　1） 易受頻率偏差的影響。由于子信道的頻譜相互覆蓋，這就對它們之間的正交性提出了嚴格的要求。由于無線信道的時變性，在傳輸過程中出現(xiàn)的無線信號頻譜偏移或發(fā)射機與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，導致子信道間

42、干擾（ICI，Inter-Channel Interference），這種對頻率偏差的敏感性是OFDM系統(tǒng)的主要缺點之一。</p><p>　　2） 存在較高的峰值平均功率比。多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠高于信號的平均功率，導致較大的峰值平均功率比如PAPR（Peak-to-Average power Ratio）。這就對發(fā)射機內放大器的

43、線性度提出了很高的要求，因此可能帶來信號畸變，使信號的頻譜發(fā)生變化，從而導致各個子信道間的正交性遭到破壞，產生干擾，使系統(tǒng)的性能惡化。</p><p>　　1.3本設計主要工作</p><p>　　本設計主要是對正交頻分復用系統(tǒng)的性能進行了仿真并加以分析。</p><p>　　第一章為緒論。介紹了OFDM技術的歷史、發(fā)展過程以及其優(yōu)缺點；</p>&l

44、t;p>　　第二章為OFDM的原理及應用。詳細地講述了OFDM技術的基本原理。首先介紹了無線多徑信道的特性，然后詳細分析了OFDM的系統(tǒng)模型包括連續(xù)系統(tǒng)模型和離散系統(tǒng)模型，又從發(fā)送機和接收機兩方面闡述了OFDM系統(tǒng)的傳輸特性。</p><p>　　第三章為MATLAB仿真系統(tǒng)。主要介紹了MATLAB仿真軟件的功能及其作用。</p><p>　　第四章為OFDM系統(tǒng)的性能仿真。這是本設

45、計的重點部分，在這一章里我們用MATLAB仿真軟件對OFDM系統(tǒng)的性能進行了仿真并在此基礎上對其結果加以分析、研究。</p><p>　　第五章為總結。總結本設計，列出OFDM系統(tǒng)性能仿真結果，聯(lián)系OFDM的發(fā)展現(xiàn)狀定出以后的研究目標。</p><p>　　第二章 OFDM的原理及應用</p><p>　　OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術。無線信道的頻率響應曲

46、線大多是非平坦的，而OFDM技術的主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時又提高了頻譜利用率

47、。OFDM增強了抗頻率選擇性衰落和抗窄帶干擾的能力。在單載波系統(tǒng)中，單個衰落或者干擾可能導致整個鏈路不可用，但在多載波的OFDM系統(tǒng)中，只會有一小部分載波受影響。此外，糾錯碼的使用還可以幫助其恢復一些載波上的信息。通過合理地挑選子載波位置，可以使OFDM的頻譜波形保持平坦，同時保證了各載波之間的正交。OFDM盡管還是一種頻分復用（FDM），但已完全不同于過去的FDM。OFDM的接收機實際上是通過FFT實現(xiàn)的一組解調器。它將不同載波搬移至

48、零頻，然后在一個碼元周期內積分，其他載波信號由于與所積分的信</p><p>　　2.1 無線多徑信道的特性</p><p>　　在無線信道中，同一個傳輸信號沿兩個或多個路徑傳播，以微小的時間差到達接收機，這就是多徑波，無線信道的多徑性導致小尺度衰落效應的產生。它主要體現(xiàn)在經過短距或短時傳播后信號強度的急速變化;在不同的多徑信號上，存在著時變的多普勒頻移(Doppler Shifts)引起

49、的隨機頻率調制:多徑傳播時延引起的擴展(回音)。由于信號的多徑性而產生的干擾我們稱它為多徑衰落或者多徑效應。隨著移動通信的發(fā)展，人們需要的移動數(shù)據(jù)傳輸速率變得越來越高，為了有效的對抗無線通信中的多徑衰落，人們提出了OFDM(正交頻分復用，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)調制。在早期的OFDM系統(tǒng)中，發(fā)信機和相關接收機所需的副載波陣列是由正弦信號發(fā)生器產生的，系統(tǒng)復雜且昂貴。1971年

50、Weinstein和Ebert提出了使用離散傅立葉變換實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的全部調制和解調功能的建議，簡化了振蕩器陣列以及相關接收機中本地載波之間嚴格同步的問題，為實現(xiàn)OFDM的全數(shù)字化方案作了理論上的準備。80年代后，OFDM技術在多個領域得到了各國學者的廣泛研究，現(xiàn)在OFDM己經在多個領域得到了</p><p>　　2.1.1 無線多徑信道的建模</p><p>　　為了定量的分析無線多

51、徑信道，研究它的新能。人們需要對無線多徑信道進行建模。通常人們把無線多徑信道建模為一個線性時變系統(tǒng)。多徑信道的接收信號由許多被減弱、有時延、有相移的傳輸信號組成，其基帶沖激響應模型可表示為:</p><p><b>　　= (2.1.1)</b></p><p>　　其中,,分別為在t時刻第個多徑分量的實際幅度和附加時延。表示第個多徑分量在自由空間傳播造成的相移，再加

52、上在信道中的附加相移。一般來說，相移僅用一個變量來表示，該變量包含了在i個附加時延內一個多徑分量所有的相移。注意，因為可以為0，所以在某些時刻t和時延，附加時延段可能沒有多徑情況。N是多徑分量可能取值的總數(shù)。δ(.)是單位沖激函數(shù)，它決定在時刻t與附加時延:有分量存在的多徑段數(shù)。</p><p>　　2.1.2 無線多徑信道的參數(shù)</p><p>　　為了比較不同多徑信道以及研究無線系統(tǒng)設

53、計的方法，采用了量化多徑信道的一些參數(shù)，其中有平均附加時延，時延擴展。這些參數(shù)可由功率延遲分布得到。平均附加時延是功率延遲分布的一階矩，定義為:</p><p><b>　　(2.1.2)</b></p><p>　　時延擴展是功率延遲分布的二階矩的平方根，定義為:</p><p><b>　　(2.1.3)</b><

54、;/p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　(2.1.4)</b></p><p>　　時延擴展是由反射及散射傳播路徑引起的現(xiàn)象，而相干帶寬是從時延擴展得出一個確定關系值。相干帶寬是一定范圍內的頻率的統(tǒng)計測量值，是建立在信道是平坦(即在該信道上，所有譜分量均以幾乎相同的增益及線性相位通過)的基礎上。

55、換句話說，相干帶寬就是指在一定的頻率范圍內，兩個頻率分量有很強的幅度相關性。頻率間隔大于的兩個正弦信號受信道影響大不相同。如果相干帶寬定義為頻率相關函數(shù)大于0.9的某特定帶寬，則相關帶寬近似為：</p><p>　　≈ （2.1.5）</p><p>　　如果將定義放寬至相關函數(shù)值大于0.5。則相干帶寬近似為：</p><p

56、>　　≈ （2.1.6）</p><p>　　2.1.3 多徑效應產生的衰落</p><p>　　多徑效應引起的時間色散，導致發(fā)送的信號產生平坦衰落或者頻率選擇性衰落。如果移動無線信道帶寬大于發(fā)送信號的帶寬，且在帶寬范圍內有恒定增益及線性相位，則接收信號就會經歷平坦衰落過程。經歷平坦衰落的條件可概括為:</p><p

57、>　　其中是帶寬的倒數(shù)（如信號周期)，是帶寬，和分別是時延擴展和相干帶寬。信號在平坦衰落的情況下，信道的多徑結構使發(fā)送信號的頻譜特性在接收機內能保持不變，然而由于多徑導致信道增益的起伏，使接收信號的強度會隨著時間變化。典型的平坦衰落信道會引起深度衰落。</p><p>　　如果信道具有恒定增益和線性相位的帶寬范圍小于發(fā)送信號帶寬，則該信道特性會導致接收信號產生選擇性衰落。在這種情況下，信道沖激響應具有多徑時

58、延擴展，其值大于發(fā)送信號波形帶寬的倒數(shù)。概括的說信號產生頻率選擇性衰落的條件為:</p><p>　　頻率選擇性衰落是由信道中發(fā)送信號的時間色散引起的，它會引起符號間干擾(ISI)，頻率選擇性衰落信道也稱為寬帶信道，通常若, 該信道就可以認為是頻率先擇性的。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)模型</b></p><p>　　2.2.1

59、連續(xù)系統(tǒng)模型</p><p>　　實際上，第一個OFDM系統(tǒng)并非采用數(shù)字調制解調技術的。只是隨著集成芯片技術的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)勢越來越明顯，為了方便計算芯片處理數(shù)據(jù)，才有了離散系統(tǒng)。因此，本設計首先將詳細介紹連續(xù)系統(tǒng)模型，然后再介紹數(shù)字化的OFDM系統(tǒng)。一個OFDM系統(tǒng)的基帶模型如圖2.2.1所示。本設計將按信號的流向，一步步介紹系統(tǒng)模型的原理.</p><p>　　圖2.2.1基帶

60、OFDM系統(tǒng)模型</p><p><b>　　（1）發(fā)送端</b></p><p>　　假設系統(tǒng)有N個子信道;帶寬 W Hz;一個OFDM符號長度為T秒，其中秒為循環(huán)前綴的長度;符號采用矩形脈沖成型。表達式如下:</p><p><b>　?。?.2.1） </b></p><p>　　式中:。當

61、t在循環(huán)前綴[0，]內時，。有了上面的假設，就可以得到第個OFDM符號的基帶信號是:</p><p><b>　　(2.2.2)</b></p><p>　　其中, , … ，是一組復信號，這一組復信號是二進制數(shù)據(jù)流經過QAM (Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調制)星座圖映射而來，這在后面會詳細分析。連續(xù)的OFDM信號就組成發(fā)

62、送端的輸出信號，所以輸出信號的表達式如下:</p><p><b>　?。?.2.3）</b></p><p><b>　　（2）物理信道</b></p><p>　　信道是信息傳輸系統(tǒng)中必不可少的組成部分。當信號通過時，必然受到其內外的干擾和噪聲的影響，因此，需要對信道進行建模。本設計假設信道為AWGN (Additiv

63、e White Gaussian Noise，加性高斯白噪聲)信道。信道的脈沖響應時間長度只在 [0，]范圍內。也就是說，信道的脈沖響應時間比循環(huán)前綴的時間短。接收到的信號可表達為:</p><p><b>　　(2.2.4)</b></p><p>　　其中為加性、白色、復高斯信道噪聲。</p><p><b>　?。?）接收端&l

64、t;/b></p><p>　　接受端首先要去掉循環(huán)前綴。這是通過一個與發(fā)送信號的后半部分[，T] 匹配的濾波器實現(xiàn)的。濾波器的輸出信號為:</p><p><b>　　(2.2.5)</b></p><p>　　去掉循環(huán)前綴的同時，也就去掉了前面符號對當前符號的碼間干擾(ISI)。因此在這里，可以先只考慮單個(第K個)濾波器的情況。也就

65、是先不考慮下標？因為信道的延時短于循環(huán)前綴的長度，循環(huán)前綴包含了所有的前面的符號造成的ISI干擾。這樣，濾波器的輸出就是沒有干擾的符號。綜合式2.2.3, 2.2.4, 2.2.5可得： (2.2.6)</p><p>　　假設信道在兩個OFDM符號間隔持續(xù)時間內保持不變，因此，可以簡化為，（2.2.6）可變換為:</p><p><b>　　(2.2.7)</b&

66、gt;</p><p>　　其中；。所以。括號內的積分可進一步改寫為:</p><p><b>　　(2.2.8)</b></p><p>　　由上式可以看出，積分部分就是信道在頻率這一點的抽樣頻率響應。這個頻率也就是第個子信道的頻率。</p><p>　　令 </p><

67、p><b>　　(2.2.9)</b></p><p>　　其中是的傅里葉變換。由上面的分析可知，接收端濾波器的輸出可以進一步簡化為:</p><p><b>　　(2.2.10)</b></p><p>　　其中，根據(jù)函數(shù)的正交性可得：</p><p><b>　　（2.2.11）

68、</b></p><p>　　因此2.2.10式可在簡化后得到:</p><p><b>　　（2.2.12）</b></p><p>　　式中是加性高斯白噪聲(AWGN)。</p><p>　　循環(huán)前綴的作用體現(xiàn)在了兩方面:它可以同時避免ISI(其保護間隔的作用) 和ICI(起保持子信道間正交性的作用)。這

69、時在引人下標，從圖2.2.2可以看出OFDM系統(tǒng)是一個并行的高斯信道。</p><p>　　圖2.2.2 OFDM并行模型</p><p>　　不過有一點需要考慮的是:當接收到的有用信號(式2.2.12)保持不變時，發(fā)送所消耗的能量隨著循環(huán)前綴長度的增加而增加。單個子信道每個OFDM符號所消耗的能量是:。接受端由于截去了循環(huán)前綴部分，所以必然造成信噪比損失SNR Loss。其表達式如下&l

70、t;/p><p><b>　?。?.2.13）</b></p><p>　　其中，表示循環(huán)前綴的相對長度。循環(huán)前綴越長，SNR loss越大。通常，循環(huán)前綴相對長度比較小，主要是ICI，ISI產生的SNR loss.(小于1dB當<0.2)。</p><p>　　該系統(tǒng)的頻域分析如下。圖2.2.3表示了在傳輸一個OFDM符號時，N個子信道獨立

71、的頻譜疊放在一個圖中的效果圖.</p><p>　　發(fā)送端的矩形窗對發(fā)送的脈沖的作用導致了每個子信道形狀如抽樣函數(shù)的頻率響應。因此，OFDM系統(tǒng)的功率譜以衰減。在某些情況下，這樣的衰減速度是不夠的。所以人們提出了另外的一些譜成型的方法。在文獻[9]中，提出了一種采用升余弦脈沖成型的方法。升余弦窗的示意圖如圖（2.2.4）所示。</p><p><b>　　頻率</b>

72、</p><p>　　圖2.2.3 OFDM的頻譜</p><p><b>　　時間</b></p><p>　　圖2.2.4 升余弦窗頻譜</p><p>　　圖2.2.5 矩形脈沖（實線）與升余弦脈沖（虛線）的頻譜比較</p><p>　　使用升余弦脈沖時，滾降區(qū)域可以起到保護間隔的作用;平坦

73、的區(qū)域用于傳輸包括循環(huán)前綴在內的QFDM符號。ICI與ISI同樣可以避免。更重要的是升余弦脈沖的旁瓣衰減速度快。它的頻譜如圖2.2.5所示:從圖上可以看出，升余弦的滾降保護間隔帶來了很好效果，頻譜的旁瓣衰減的很快。</p><p>　　2.2.2 離散系統(tǒng)模型</p><p>　　作為一種無需均衡、能有效對抗突發(fā)噪聲以及能充分利用帶寬的系統(tǒng)，人們早在60年代就對子信道重疊的頻分復用的數(shù)據(jù)傳

74、輸系統(tǒng)產生了興趣，并作了許多的研究（文獻[11]和[12]）。多載波系統(tǒng)開始被應用。文獻[13]和[14]都對這種系統(tǒng)良好的效果作了研究及證明。然而，當子信道非常多時，并行數(shù)據(jù)系統(tǒng)所需的大量的正弦信號發(fā)生器以及相關信號解調器使得系統(tǒng)變得非常昂貴和復雜。文獻[10]因此提出了一個新的觀點:數(shù)據(jù)的調制實際上是對原來串行的數(shù)據(jù)的一個傅立葉變換;相關解調實際上就是一個傅立葉反變換。這種觀點提出了一種基于快速傅立葉變換(FFT)專用芯片的數(shù)字調制

75、解調的技術。以后，[9]中，又對利用離散傅立葉變換實現(xiàn)頻分復用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進行了進一步的研究。早期的數(shù)字處理芯片的處理能力有限，使這些技術的應用有許多的限制。</p><p>　　近年來，隨著高速數(shù)字處理芯片的快速發(fā)展，F(xiàn)FT使得調制解調變得簡單，因此這種技術、被廣泛應用和深入研究?，F(xiàn)在，基于IFFT的OFDM技術作為一種先進的技術在高速、寬帶通信網(wǎng)中的應用成為了研究的熱點，并在進一步發(fā)展。結合最新的研究成果，

76、以下是本設計采用的離散OFDM系統(tǒng)的模型，也是計算機仿真時的模型。</p><p>　　根據(jù)上面的所敘的連續(xù)系統(tǒng)模型和系統(tǒng)離散化的理論基礎，可以得到了離散系統(tǒng)模型。</p><p>　　一個完整的離散系統(tǒng)模型如圖2.2.6所示。</p><p>　　圖2.2.6 基帶離散OFDM系統(tǒng)模型</p><p>　　與連續(xù)的系統(tǒng)模型相比，調制和解調分

77、別被反離散傅立葉變換IDFT和DFT所代替，信道是一個離散的卷積。循環(huán)前綴在本系統(tǒng)中起相同的作用，并以相同的方式加循環(huán)前綴(CP)和去循環(huán)前綴。計算方法上，與上一方案本質上是相同的，只是用求和替換了積分。從接收端的角度來看，整個OFDM系統(tǒng)可以表示為:</p><p><b>　?。?.2.14）</b></p><p>　　其中:代表卷積包含N個接收到的數(shù)據(jù)點，是被

78、發(fā)送出的N個由星座圖映射而來的點，廣告表示信道的脈沖響應(當長度不足N時，在尾部補零直到長度為N)，代表信道噪聲。因為假設信道是加性白高斯信道(AWGC)，所以代表不相關的高斯噪聲。此外，從上式還可以看出，對兩個數(shù)的卷積的結果進行DFT與分別對它們進行DFT后的結果的乘積相等。因此2.2.14可以改寫為:</p><p>　　式中是信道的頻率響應。這樣就得到了與連續(xù)系統(tǒng)模型相同的并</p><

79、p>　　行高斯信道模型。唯一的不同是信道的脈沖響應是由離散時間信道的N點DFT而來，而不是如式2.2.9表示的抽樣頻率響應。</p><p><b>　　2.3 傳輸技術</b></p><p><b>　　2.3.1 接收機</b></p><p>　　一個OFDM信號由頻率間隔為的N個子載波構成。因此，系統(tǒng)總帶寬

80、B被分成N個等距離的子信道。所有的子載波在一個間隔長度為=1/ 內的時間內相互正交。第k個子載波信號用函數(shù)，k=1，…，N-1來描述。</p><p>　　= （2.2.15）</p><p>　　既然系統(tǒng)帶寬B被分為N個窄帶子信道，所以OFDM組的持續(xù)時間就是相同帶寬的單載波傳輸系統(tǒng)的N倍。對一個給定的系統(tǒng)帶寬，子載波個數(shù)的選取要滿足符號持續(xù)時間大于信道的最大

81、延遲。子載波信號加上一個長度為的循環(huán)前綴（稱為保護間隔）得到下面的信號：</p><p><b>　　(2.2.16) </b></p><p>　　保護間隔的作用是避免多徑信道上產生的ISI，如圖2.2.7所示。在接收機，刪去保護間隔而只估計時間間隔[0，Ts]。從這點看，保護間隔是純粹的系統(tǒng)開銷。整個OFDM組的持續(xù)時間是T=。</p><p&

82、gt;　　OFDM傳輸技術的一個重要優(yōu)勢是可以明顯降低由多徑信道引起的ISI。如果保護間隔比無線信道最大延遲還大，那么就既不產生ISI也不影響子載波的正交性，如圖2.2.7所示，僅在保護間隔內才出現(xiàn)與先前已傳信息的干擾，但在估算的時間間隔內，多徑信道僅僅改變子載波信號的幅度和相位。</p><p>　　每個子載波可以由復調制符號獨立調制，這里下標n表示時間間隔，而k表示子載波在該OFDM組的序號。因而在符號持續(xù)時

83、間T內，第n個OFDM組可表示為：</p><p><b>　　（2.2.17）</b></p><p>　　圖2.2.7 多徑信道上發(fā)送的OFDM子載波信號</p><p>　　由所有OFDM組構成的時間連續(xù)信號是：</p><p><b>　?。?.2.18）</b></p>&l

84、t;p>　　因此，每個子載波都采用矩形脈沖成形。由于采用矩形脈沖成形，子載波的頻譜是sinc函數(shù)，例如，對于第k個子載波：</p><p><b>　?。?.2.19）</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　（2.2.20）</b></p>

85、<p>　　子載波雖然有頻譜交疊，但是信號相互正交，調制符號可以通過相關技術恢復：</p><p><b>　?。?.2.21）</b></p><p><b>　?。?.2.22）</b></p><p>　　其中，是的共軛。在實際應用中，發(fā)射機的數(shù)字信號處理部分首先產生離散的OFDM信號。因為OFDM系統(tǒng)的帶

86、寬是，所以信號必須在抽樣時間間隔抽樣。信號的抽樣寫做，i=0,1,…，N-1，而且可以進行如下計算： （2.2.23）</p><p>　　上面等式嚴格描述了離散傅里葉逆變換（IDFT），一般用IFFT實現(xiàn)。在IFFT后，應用進一步的信號處理來避免帶外輻射。如果功率放大器限制了OFDM信號的幅度峰值，則可能引起子載波頻譜的帶外輻射和子載波頻譜的副瓣。最后，信號進行數(shù)模

87、轉換并發(fā)送出去。</p><p><b>　　2.3.2 接收機</b></p><p>　　假定保護間隔長度的值大于信道最大多徑延遲，并且首先考慮一個時不變信道。這樣，在接收機估計的時間間隔內，對所有傳播路徑的接收信號的貢獻乘以各自的復信道傳輸因子，加到原始的被調制的子載波信號上。圖3.1描述了單載波的情況。這樣，子載波的正交性在無線信道的輸出端得到了保證。對于一個

88、時變信道，在相干時間比符號持續(xù)時間T大時，上述假設也是一個很好的近似。因此，采用（2.2.17）式的相關技術可以把接收信號分解為正交的子載波信號：</p><p><b>　?。?.2.24）</b></p><p>　　接收機的相關可以等效地用離散傅里葉變換（DFT）或FFT實現(xiàn)，分別為：</p><p><b>　?。?.2.25

89、）</b></p><p>　　其中，是接收信號的第i個抽樣值，是接收到的第k個子載波的復調制符號。FFT和IFFT算法可以非常高效地實現(xiàn)。 </p><p>　　如果選取的符號連續(xù)時間T比信道的相干時間小得多，那么在每個調制符號的持續(xù)時間內無線信道的傳輸函數(shù)可以認為是恒定的。無線信道的作用僅僅是將每個子載波信號乘上一個復傳輸因子。結果，接收的調制符號在FFT變換之后為：<

90、;/p><p><b>　　(2.2.26)</b></p><p>　　這里是信道的加性噪聲。這個等式顯示了應用OFDM傳輸技術最大的優(yōu)越性：即使在最大延遲大到單載波系統(tǒng)里足以導致非常嚴重的ISI的情況下，我們仍可以保證每個被傳輸?shù)恼{制符號僅被一個復傳輸因子和加性噪聲所影響，根本不存在ISI。</p><p>　　式(2.2.26)假定接收機實現(xiàn)

91、了理想的同步，同步在OFDM系統(tǒng)中是一個重要的問題，因為時間和頻率同步誤差將影響子載波的正交性從而大大降低信噪比。式沒有考慮的另一個問題是放大器非線性引起的信號失真。遺憾的是，OFDM信號有很高的功率峰均比，為了避免帶外的干擾，功率放大器的輸入需要很大的回退。例如，如果相鄰頻帶的干擾比OFDM頻帶的能量譜密度低40dB以上，那么輸入回退需要大于7.5dB。然而，可以用編碼或信號處理的辦法減少OFDM信號的幅度變化范圍，從而降低需要的輸入

92、回退量。</p><p><b>　　2.4 本章小結</b></p><p>　　本章詳細講述了OFDM的原理及應用。首先介紹了無線多徑信道，在此基礎上分兩方面講述了OFDM的原理即OFDM系統(tǒng)的理論模型，包括連續(xù)的系統(tǒng)模型與離散的系統(tǒng)模型；以及OFDM系統(tǒng)的傳輸特性。</p><p>　　第3章 MATLAB仿真系統(tǒng)</p>

93、<p>　　3.1 MATLAB的功能</p><p>　　MATLAB是一種科學計算軟件，主要適用于矩陣運算及控制和信息處理領域的分析設計，它使用方便，輸入簡捷，運算高效，內容豐富，并且很容易由用戶自行擴展，因此，當前已成為美國和其他發(fā)達國家大學教學和科學研究中最常用而必不可少的工具。</p><p>　　MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratory）的縮

94、寫，這旨一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，專門針對科學、工程計算及繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化。適應科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結果，人機交互性能好，深得科技人員喜愛。特別是它可適應多種平臺，并且，隨計算機硬軟件的更新及時升級。因此，MATLAB語言在國外的大學工學院中，特別是數(shù)值計算用的最頻繁的電子信息類學科中，已成為每個學生都掌握的工具

95、了。它大大提高了課程教學、解題作業(yè)、分析研究的效率。</p><p>　　3.2 MATLAB的語言特點</p><p>　　MATLAB語言有以下特點：</p><p><b>　?。?）起點高</b></p><p>　?、倜總€變量代表一個矩陣，從MATLAB名字的來源可知，它以矩陣運算見長，在當前的科學計算中，幾乎

96、無處不用矩陣運算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。在MATLAB中，每個變量代表一個矩陣，它可以有n×m個元素。</p><p>　?、诿總€元素都看作復數(shù)，這個特點在其他語言中也是不多見的。</p><p>　?、鬯械倪\算都對矩陣和復數(shù)有效，包括加、減、乘、除、函數(shù)運算等。</p><p>　　（2）人機界面適合科技人員</p><p&

97、gt;　?、僬Z言規(guī)則與筆算式相似：MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。</p><p>　　②矩陣行數(shù)列數(shù)無需定義：要輸入一個矩陣，用其他語言時必須先定義矩陣的階數(shù)，而MATLAB則不必有階數(shù)定義語句。輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。</p><p>　?、坻I入算式立即得結果，無需編譯：MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立

98、即執(zhí)行，若有錯誤也立即做出反應。便于編程者馬上改正。這些都大大減輕了編程和調試的工作量。</p><p>　?。?）強大而簡易的做圖功能</p><p>　?、倌芨鶕?jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖。</p><p>　　②定多種坐標系（極坐標，對數(shù)坐標等）。</p><p>　?、勰芾L制三維坐標中的曲線和曲面。</p><p&g

99、t;　　④可設置不同顏色、線型和視角等。</p><p>　　如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。</p><p><b>　?。?）智能化程度高</b></p><p>　?、倮L圖時自動選擇最佳坐標；</p><p>　?、谧鰯?shù)值積分時，自動按精度選擇步長；</p><p>　?、圩詣訖z測和

100、顯示程序錯誤的能力強，易于調試。</p><p>　　（5）功能豐富，可擴展性強</p><p>　　MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分?；静糠职ǎ壕仃嚨倪\算和各種變換；代數(shù)和超越方程的求解，數(shù)據(jù)處理和傅里葉變換，數(shù)值積分，等等，可以充分滿足大學理工科本科的計算需要。</p><p>　　擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各

101、種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或實現(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經元網(wǎng)絡和小波分析等數(shù)十個工具箱，并且還在繼續(xù)發(fā)展中。</p><p>　　MATLAB的核心內容是它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。</p><p>　　3.3 MATLAB的工作環(huán)境</p><p>　　不同版本的M

102、ATLAB要安裝在不同的操作系統(tǒng)下。MATLAB 4.0以后的版本都是以Windows操作系統(tǒng)為基礎。MATLAB的工作環(huán)境主要由命令窗（Command Window），圖形窗（Figure Window），文本編輯窗（File Editor）組成。MATLAB 6.x又增加了幾個輔助視窗組成其“桌面系統(tǒng)”。 </p><p>　　第4章 OFDM系統(tǒng)的性能仿真</p><p><b

103、>　　4.1 計算機仿真</b></p><p>　　4.1.1 計算機仿真平臺</p><p><b>　　1）硬件</b></p><p>　　CPU: Pentium III 600MHz</p><p>　　內存:128M SDRAM</p><p><b>　

104、　2）軟件</b></p><p>　　操作系統(tǒng):Microsoft Windows 2000版本5.0</p><p>　　仿真軟件:The Math Works Inc.Matlab版本6.0</p><p>　　包括Matlab 6.0的simulink 4.0仿真系統(tǒng)以及M文件仿真系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.2 仿

105、真流程</p><p>　　整個系統(tǒng)的仿真流程如下圖4.1.1所示.</p><p>　　如圖4.1.1所示，OFDM的過程首先從隨機數(shù)據(jù)產生器開始，發(fā)送出來的(0 1)等概數(shù)據(jù)經過串/并轉換之后，形成分路，分路數(shù)也就是載波數(shù)目，載波的頻點間隔是串/并轉換后碼元寬度的倒數(shù)，因為只有這樣子信道的每個已調信號的功率譜才能正交重疊。這一點是關鍵的，基帶信號經過DPSK(差分PSK)調制后，會將碼

106、元映射到一個復信號上，這是DSP處理的過程，而后這些復信號對應到各頻點上后，做N點的IFFT變換，N可以通過選擇，但不是隨便的，如果N太少，IFFT處理會出錯，因為在實際系統(tǒng)中，中頻的選取和N的大小是有關系的，N太小，中頻取太小，那么頻帶根本無法分割。N太大是不顯示的，因為傳輸?shù)男盘栆矔龆?。一般N是2的冪次，并且是選取中頻的4倍。經過IFFT以后，再并/串處理，將信號輸出，并且在此中插入保護間隔。插入保換間隔就是為了防止信道中相關時間

107、比OFDM碼元大，從而引起頻率選擇性衰落。這樣OFDM碼元輸出進入信道，在信道中受到高斯噪聲和多徑濾波的影響。在接收器處，首先去除保護間隔;然后通過串/并轉換，再輸入FFT中解調，這時將得到需要解調的信號，讓這個信道通過檢波就可以將源信息恢復，再做分路，完成</p><p>　　圖 4.1.1 OFMD系統(tǒng)仿真示意圖</p><p><b>　　4.2 代碼實現(xiàn)</b&g

108、t;</p><p><b>　　N=128;</b></p><p><b>　　N1=2000;</b></p><p><b>　　snr=12;</b></p><p>　　ssnr=10^(snr/10);</p><p><b>　

109、　n=0;</b></p><p>　　for j=1:N1</p><p>　　x=rand(1,N);</p><p><b>　　for m=1:N</b></p><p>　　if x(m)>0.5</p><p><b>　　x(m)=1; </b>

110、;</p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　x(m)=-1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　N2=randn(

111、2,N)/sqrt(2);</p><p>　　NN=N2(1,N)+i*N2(2,N);</p><p>　　h=randn(1,6)/sqrt(6);</p><p><b>　　for k=1:N</b></p><p>　　H=(h(1)+i*h(2))+(h(3)+i*h(4))*exp(-i*2*pi*(k-