实验四ofdm系统仿真

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1、禹昌大学类I板去学生姓名：学号：专业班级：实验类型：口验证口综合■设计口创新实验日期：实验成绩：_实验OFDM系统仿真一、实验目的1、了解OFDM技术的原理与特点；2、掌握棊于Matlab的OFDM仿真及性能分析；二、实验原理1、OFDM调制基本原理正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM的基本思想是把数据流串并变换为N路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N，即符号周期扩大为原来的N倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM就把一个宽带频率选择性信道划分成N个窄带平坦衰落信道，从而“先天”具

2、有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。OFDM是一种子载波相互混叠的MCM,因此它除了具有上述毗M的优势外，还具有更高的频谱利用率。OFDM选择时域相互正交的子载波，创门虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端被分离出来。2、OFDM系统的实现模型利用离散反傅里叶变换(IDFT)或快速反傅里叶变换(IFFT)实现的OFDM系统如图1所示。输入已经过调制(符号匹配)的复信号经过串P并变换后，进行IDFT或IFFT和并/串变换，然后插入保护间隔，再经过数/模变换后形成OFDM调制后的信号S(z)。该信号经过信道后，接收到的信号r(z)经过模P数变换

3、，去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性，再经过串/并变换和DFT或FFT后,恢复出OFDM的调制信号，再经过并P串变换后还原出输入的符号。图1OFDM系统的实现框图从OFDM系统的基本结构可看出，一对离散傅里叶变换是它的核心，它使各子载波相互正交。设OFDM信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的TV个符号为(C。CI()，...，C；V_1())，其中C,,,.为一般复数，并对应调制星座图中的某一矢量。比如CQ。=6/(0)+.厂/?(0)，^(0)和z?(o)分别为所要传输的并行信号，若将其合为一个复数信号，很多个这样的复数信号采用快速傅里叶变换，同时也

4、实现对正交载波的调制，这就大大加快了信号的处理调制速度(在接收端解调也同样)。由于实际发送的是复数的实部，因此在IFFT的算法中会将处理后的信号都映射为实数，然后经过射频调制发出。3、OFDM系统的保护间隔(GI)和循环前缀(CP)1、保护间隔为了保持子载波之间的正交性，在发送之前就要在每个OFDM符号之间插入保护间隔，该保护间隔的长度TG—般要人于无线信道的最人吋延扩展，才会使一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰，从而有效消除码间干扰(ISI)。如果在这段保护间隔内，不插入任何信号，仅把它作为一段空闲的传输时段，那么由于多径传播的影响，就会产生子信道间的干扰

5、(ICI)，这样还是会破坏子载波之间的正交性，使得各子载波之间产生干扰。2、循环前缀为了消除多径传播造成的ICI，一种有效的方法是将原来宽度为T的OFDM符号进行周期扩展，用扩展信号来填充保护间隔，经扩充的保护间隔内的信号称为循环前缀，循环前缀屮的信号与OFDM符号尾部宽度为TG的部分相同。在一个OFDM符号中，循环前缀部分携带任何信息，它和信息一起传送会带来功率和信息速率的损失，但是由于保护间隔的插入可以消除多径传播引起的ICI影响,能更好地体现多载波传输的优越性，因此上述的损失是值得的。三、实验内容1、结合理论课讲解基于Matlab仿真OFDM信号，绘制OFDM

6、符号星座图，吋域、频域曲线；2、绘制发送端、接收端低通滤波器的幅频特性；3、分析AWGN信道条件下OFDM系统的误码率性能；4、用简要的文字描述实验感受。U!1、OFDM时域频域波形OFDM时间波形（一个符号周朗）9-onllldluv0100200300400500600Time带播环前缀后缀OFDM时间波形（一个符号周朗〉700no•O"Ql•020100200300400500600Time加窗带循环前缀后缀OFDM时间波形（一个符号周朗〉700AOOO2▼•Od-onllldlu<(SIIOA)9•05OFDM时域波形05010002000300040005

7、00060007000800010*"10’x10?Time(samples)，OFDM领域波形101°"l-08^.6-0.4-0.200.20.40.60812、OFDM信号加窗未加窗的OFDM发送信号額错oO吻22■mp)apnyu6e200.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5NormalizedFrequency(0.5=fe/2)加窗的OFDM发送倍号頻诺00.05010.15020.250.30350.40450.5NormalizedFrequency(0.5=fs/2)mp)®p2c6e53、OFDM符号星座极坐标