数字通信OFDM浅析论文

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1、中南*********学硕士研究生数字通信2015—2016学年第一学期课程论文课程名称:学院:专ilk：学号:姓名:数字通信电子与通信工程PYD目录:0概述31具体原理31.1频分复用FDM与正交频分复用OFDM31.2时域与频域分析32MATLAB仿真实现33课程小结74附录:MATLAB仿真代码84.1.OFDM,m84.2.qpsk.m114.3.fft_my.m134.4・Deqpsk.m13正交频分复用及其仿真实现摘要：正交频分复用技术(OFDM)自快速傅里叶变换问世开始形成研究热点，这门技术正在3G、4G乃至5

2、G得到广泛应用；针对陈老师上课所讲内容以及自己学习探索，总结了我所理解正交频分复用过程以及基于MATLAB基本仿真和问题分析，最后给出课程小结。关键词：正交频分复用；傅里叶变换；时域；频域；高斯通道0概述20世纪60年代，已经提出了使用平行数据传输和频分复用(FDM)的概念；20世纪70年代，人们应用离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶方法(FFT)研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用(OFDM)系统;20世纪80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点；3GPP/3GPP2成员多数推荐OFDM作为第四代移动

3、通讯无线接入技术之一；目前，OFDM技术在4GLTE技术中已得到使用，是LTE三大关键技术之一，预计在5G仍然作为主要的调制方式。I大I为正交频分复用中的多载波传输技术能有效解决宽带无线通信中面临的干扰问题非常适合移动坏境下的高速数据传输，正因如此OFDM技术才越来越受人们重视并得到广泛引用。1具体原理百度百科给出的OFDM的主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术來分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子

4、信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而口由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。根据百科提供的主要思想，我想做一个信号输入通过然后通过高斯通道输出的简单仿真模型，但是要在仿真前搞清楚基本原理，是怎么实现信号传输的。1.1频分复用FDM与正交频分复用OFDM通俗來讲，FDM是频分复用，即将一个信道按频段分开给不同用户使用；OFDM是正交频分复用，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，

5、不同之处在于正交性。1.2时域与频域分析时域上分析，根据模型图1所示,不同发送信息a与不同周期上子载波相乘,在高斯通道中形成叠加信号，每个子载波序列都在发送自己的信号，互相交叠在空中，最终在接收端看到的信号就是f(t),解调信号通过正交变换(公式1-3)恢复原发送信息屮。ft)=alsin(2/zAf・t)+a2sin(2;zAf・2z)+(1-1)f(/)=工a'sin(2;zAf・kt)+〉2b，・cos(2泌f・kt)(1-2)271jsint・sin2t=Q(1_3)0息®®®®信ak・：a3a2al上子载液空中叠

6、加波形解调信号□□□□□图1频域上分析，待发信息方波a频域变换为Sa函数，而载波信号正弦波sint频域变换为冲击函数，实际传输信号则由图可得实质为对发送信号a进行频谱搬移，如图2、3所示：ttXsin(t)①賞叫b上0=0椅发＜l・b<=>图2根据奈奎斯特第--准则，码元速率为1/T(即每个码元的传输吋长为T),进行无码间串扰传输吋，所需的最小带宽称为奈奎斯特带宽。理想低通信道W=1/(2T),理想带通信道，W=1/T,当各路复用信号叠加在一起吋满足奈奎斯特准则，因此可得结论结论：OFDM的子载波间隔最低能达到奈奎斯特带宽，

7、即达到了理想信道的频带利用率。2MATLAB仿真实现通过设置信号源，QPSK调制，IFFT变换，上采样，FIR滤波，经过高斯通道，LFIR滤波，下采样，拆帧，FFT变换，QPSK解调得到接收数据。设置吋用0/1做信号源，通过判决产生随机信号,此吋生成如图4,进行QPSK调制函数需要自己编写，因此需要再生成一个新的源文件用于编写，命名qpsk.m,此时可以生成眼图,如图5：图42:Sc«tt«rPlot图5进行组帧预处理，将数据分为216个一组，并在询后各插入20个0,载波间插入0保护CP,之后进行TFFT运算，因为IFFT是

8、FFT的逆运算，可以将数据取共純之后除以256做FFT再取共轨，设置4个TFFT信号组成一帧符号，观察一帧信号上采样前波形如图6,之后设置抽样频率Fs二16*8MFh信号点数为data_num*8,可以得到较完整频谱图如图7：图6图7进行FTR低通滤波，将插值后的信号与设让的低通滤波器卷积