毕业设计（论文）正交频分复用技术的研究与设计.doc

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1、江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：正交频分复用技术的研究与设计学 院：信息工程学院专 业：电子信息工程班 级：071班学 号：08学 生： 指导教师： 职称：副教授时间：2011年6月1号江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书信息工程学院 电子信息工程专业 2007级（2011届）1班 学号08 学生 题 目：正交频分复用技术的研究与设计专题题目（若无专题则不填）：原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)： 工作基础：本科阶段开设了通信原理课程，为课题的开展奠定了良好的理论基础。在Matlab语言课程中，学生掌握

2、了Matlab语言编程方面的知识，同时，配套课程实验培养了学生的设计动手能力，为课题的研究提供了保障。研究条件：硬件条件计算机、软件条件WinXP操作系统、Matlab； 应用环境：科学研究、通信芯片设计。工作目的：1、使学生提高综合运用所学专业知识的能力；2、使学生掌握从事学术研究的基本方法；3、使学生掌握撰写学术论文的基本格式；4、研究通信技术和通信芯片设计技术。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：1、 主要内容移动通信技术是现阶段通信研究中的重点，得到了越来越多人的关注。OFDM技术凭借极强的对抗频率选择性衰落能力和极高的频谱利

3、用效率成为4G移动通信系统的核心技术。它的基本思想是把调制在单载波上的高速串行数据流，分成多路低速的数据流，调制到多个正交载波上并行传输，这样在传输时，虽然整个信道是频率选择性衰落，但是各个子信道却是平坦衰落，有效对抗了多径效应，同时由于各个子载波是正交的，极大提高了频谱效率。本课题研究的主要内容是在Matlab平台上建立OFDM的仿真模型，研究其在不同的信道条件下以及不同的调制方式下对抗多径时延和频率选择性衰落上的优势。2、 主要指标与技术参数（1） 在Matlab平台上构建完整的OFDM动态仿真系统。（2） 完成模块设置，确定搭建系统的主要参数，并对主要模块的构建方式进行说明（3） 对不同

4、信道编码方式对OFDM系统性能的影响进行全面的仿真分析和比较。（4） 对分别采用QPSK，16QAM，64QAM等不同调制技术的OFDM系统的性能进行比较和分析。（5） 代码结构清晰，注释完整清楚。3、 要求：要求学生独立完成所定专题，在课题研究和论文中应对所使用方法的可行性及主要技术指标进行分析。日程安排：第12周： 毕业实习（2周）第34周： 收集课题资料，建立开发环境并学习开发工具的使用（2周）第58周： 系统分析和设计（3周）第912周： 模型构建与系统性能分析（5周）第13周： 小组讨论、进一步完善课题（1周）第1415周：撰写毕业设计论文（2周）第16周： 做好答辩前的各项准备工作

5、并参加答辩（1周）主要参考文献和书目：1樊昌信,曹丽娜. 通信原理（第6版）.北京：国防工业出版社，20062theodores. rappaport. 无线通信原理与应用（第二版）.北京：电子工业出版社， 20063汪裕民.ofdm关键技术与应用.北京： 机械工业出版社，20074薛定宇,陈阳泉. 基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用.北京：清华大学出版社，20065赵鸿图,茅艳. 通信原理matlab仿真教程.北京：人民邮电出版社，20106赵静,张瑾,高新科. 基于matlab的通信系统仿真.北京：北京航空航天大学出版社,2007指导教师（签字）： 年 月 日注：本表可

6、自主延伸，各专业根据需要调整。江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告信息工程学院 电子信息工程专业 2007级（2011届）1班 学号08 学生 题 目：正交频分复用技术的研究与设计专题题目（若无专题则不填）：本课题来源及研究现状： 为满足未来无线多媒体通信需求，人们在加紧实现3G系统商业化的同时，开始了后3G(Beyond 3G)的研究。从技术方面看，3G主要以CDMA为核心技术，而未来移动通信系统技术则以OFDM最受瞩目。在宽带接入系统中，OFDM是一项基本技术。由于该系统良好的特性，将成为下一代蜂窝移动通信网络的无线接入技术。许多大学、著名公司已充分认识到OF

7、DM技术的应用前景。纷纷开展了对无线OFDM的研究工作，除了解决OFDM的同步、峰平比高等传统难题外，还包括OFDM与空时码、联合发送、联合检测、智能天线、动态分组分配等相结合的研究工作。目前一些研究结果表明，它们能提高无线OFDM系统的性能，将形成未来OFDM系统的核心技术。对这些方面的研究是当前一个非常活跃的研究领域，有许多课题需要我们做进一步的深入研究。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交

8、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来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子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，从而可以消除符号间干扰。而且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。第四代移动通信系统计划以OFDM(正交频分复用)为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信

9、的要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。下一代(4G)移动通信系统预计系统速率可达到20Mbps，甚至更高，国际电信联盟正在着手有关标准的组织工作。为了实现这一目标，必须从通信网络的交换、传输和接入等各个环节进行研究和突破，尤其是在移动环境和有限频谱资源条件下，如何稳定可靠高效地支持高速率的数据传输值得研究。正交频分复用(OFDM)技术因其网络结构高度可扩展，且有良好的抗噪声性能和抗多径信道干扰的能力以及频谱利用率高而被普遍认为是下一代移动通信系统必不可少的技术。 OFDM技术之所以代替CDMA,成为新一代无线通信核心技术的趋势，是因为它具有许多优点，

10、现将OFDM优点总结如下：(1)频谱效率高由于FFT处理使各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist极限。以OFDM为基础的多址技术OFDMA(正交频分多址)可以实现小区内各用户之间的正交性，从而有效地避免了用户间干扰。这使OFDM系统可以实现很高的小区容量。(2)带宽扩展性强由于OFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波的数量，因此 OFDM 系统具有很好的带宽扩展性。小到几百kHz，大到几百 MHz，都很容易实现。尤其是随着移动通信宽带化 (将由5MHz增加到最大20MHz)，OFDM系统对大带宽的有效支持，成为其相对于单载波技术 (如CDMA)的“决定性优势”。(3)抗多径衰落由于

11、OFDM将宽带传输转化为很多子载波上的窄带传输，每个子载波上的信道可以看作水平衰落信道，从而大大降低了接收机均衡器的复杂度。相反，单载波信号的多径均衡的复杂度随着带宽的增大而急剧增加，很难支持较大的带宽 (如20MHz)。(4)频谱资源灵活分配OFDM系统可以通过灵活的选择适合的子载波进行传输，来实现动态的频域资源分配，从而充分利用频率分集和多用户分集，以获得最佳的系统性能。(5)实现MIMO（多进多出）技术较简单由于每个OFDM子载波内的信道可看作水平衰落信道，多天线(MIMO)系统带来的额外复杂度可以控制在较低的水平(随天线数量呈线性增加)。相反，单载波MIMO系统的复杂度与天线数量和多径

12、数量的乘积的幂成正比，很不利于MIMO技术的应用。课题研究目标、内容、方法和手段：课题研究目标： 在Matlab平台上建立OFDM的仿真模型，研究其在不同的信道条件下以及不同的调制方式下对抗多径时延和频率选择性衰落上的优势。课题研究内容：在Matlab平台上构建完整的OFDM动态仿真系统。完成模块设置，确定搭建系统的主要参数，并对主要模块的构建方式进行说明。对不同信道编码方式对OFDM系统性能的影响进行全面的仿真分析和比较。对分别采用QPSK，16QAM，64QAM等不同调制技术的OFDM系统的性能进行比较和分析。课题研究的手段： 在计算机上，运用Matlab软件来实现对正交频分复用技术的仿真

13、。设计（论文）提纲及进度安排：第12周： 毕业实习（2周）第34周： 收集课题资料，建立开发环境并学习开发工具的使用（2周）第58周： 系统分析和设计（3周）第912周： 模型构建与系统性能分析（5周）第13周： 小组讨论、进一步完善课题（1周）第1415周：撰写毕业设计论文（2周）第16周： 做好答辩前的各项准备工作并参加答辩（1周）主要参考文献和书目：1樊昌信,曹丽娜. 通信原理（第6版）.北京：国防工业出版社，20062 theodores. rappaport. 无线通信原理与应用（第二版）.北京：电子工业出版社，20063汪裕民.ofdm关键技术与应用.北京： 机械工业出版社，200

14、74薛定宇,陈阳泉. 基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用.北京：清华大学出版社，20065赵鸿图,茅艳. 通信原理matlab仿真教程.北京：人民邮电出版社，20106赵静,张瑾,高新科. 基于matlab的通信系统仿真.北京：北京航空航天大学出版社,20077刘敏，魏玲.MATLAB通信仿真与应用M.北京：国防工业出版社，2001.指导教师审核意见：指导教师（签字）： 年 月 日注：本表可自主延伸摘 要 在无线信道中，可靠、高速的传输数据是无线通信的目标和要求。而正交频分复用技术（OFDM）凭借其极强的对抗频率选择性衰落能力和极高的频谱利用效率成为4G移动通信系统的核心技

15、术，近年来获得了广泛的应用。因此，对该系统的研究显得尤为的重要。本文简要叙述了OFDM技术的发展及应用，分析了OFDM系统的优缺点，介绍了OFDM的原理以及调制解调的模型，并作为系统仿真的理论基础。在以上工作的基础上，本文采用MATLAB仿真软件对OFDM系统进行仿真，研究其在不同的信道条件下以及不同的调制方式下对抗多径时延和频率选择性衰落上的优势。结果表明:OFDM技术可以大大降低系统的误码率，具有很强的对抗频率选择性衰落能力和极高的频谱利用效率。仿真不仅证实了我们理论分析的结果，而且可以有效地消除实际系统设计、实现中潜在的不足，是对设计实际系统的一个有效补充，并具有一定的工程实用价值。关键

16、词 ： 正交频分复用；MATLAB；仿真；误码率ABSTRACT In a wireless channel , reliable, high-speed data transmission is wireless communication goals and requirements. And orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology with its strong against frequency selective decline ability and high spectrum efficiency

17、be 4G mobile communication system of core technology, in recent years has been widely used. Therefore, the research on the system appear especially important. This paper briefly describes the OFDM technology and the development of application, analyzes the advantages and disadvantages of the system

18、OFDM, introduces the principle and OFDM demodulation model, and as the theoretical basis for system simulation. On the basis of above work, this paper based on MATLAB simulation software simulation to OFDM systems, studies its in different channel conditions and different modulation mode against mul

19、tipath delay and frequency selective decline advantages. Results show that：OFDM technology can greatly reduce the system ber，with strong against frequency selective decline ability and high spectrum efficiency. Simulation not only confirmed our theoretical analysis results, and can effectively elimi

20、nate the actual system design and realization of the potential disadvantages, is to design a practical system effectively complement，and has certain practical value.Key Words ： OFDM; MATLAB； Simulation; BER目 录 第一章 绪论1 1.1从1G到3G:移动通信发展历程1 1.2 OFDM系统简介2 1.3 本章小结6 第二章 OFDM基本原理8 2.1无线信道衰落的特征及模型8 2.2单载波调

21、制102.3 多载波调制理论简介112.4 OFDM系统的基本模型132.5单载波系统与OFDM传输系统对比13 2.6 OFDM系统的主要传输技术14 2.7 OFDM系统的关键技术19 2.8本章小结23 第三章 OFDM系统的MATLAB仿真25 3.1仿真软件简介及其在通信领域的应用25 3.2 OFDM系统组成26 3.3 OFDM信号的时域及频域波形27 3.4带外功率辐射以及加窗技术28 3.5 OFDM系统仿真设计30 3.6 本章小结33 第四章 OFDM系统的仿真结果及性能分析34 4.1仿真过程输出波形分析34 4.2误码率分析37 4.3本章小结39 第五章 总结40

22、参考文献42 致谢43 附录一：外文资料44 附录二：中文翻译53 第一章 绪论1.1从1G到3G:移动通信发展历程1.1.1概述 在当今的人类社会，信息和通信两个词汇越来越多的出现在人们的生活当中。信息是一种希望传送、交换、存储的，具有一定意义的抽象内容，而通信则是信息的存储、传递和交换。在20世纪90年代，随着互联网技术的迅猛发展，以及人们对多媒体业务需求的增加，移动通信从第一代的模拟通信发展到了第二代的数字通信。 进入新的世纪，通信技术又有了突飞猛进的发展，伴随着人们对宽带业务和多媒体业务需求的增加，第三代移动通信成为了研究的重点。虽然第三代移动通信的传输速率相比第二代有了很大的提高但其

23、数据传输速率也仅有2Mbit/s。而第四代移动通信是以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)为核心技术。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好的满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息在内的多媒体业务通过宽频信道高品质的传送出去1。1.1.2移动通信发展历程 （1）第一代移动通信技术(1G)主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通

24、信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游等。（2）第二代移动通信技术(2G)主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术。全球主要有GSM和CDMA两种体制。GSM技术标准是欧洲提出的，目前全球绝大多数国家使用这一标准。我国移动通信也主要是GSM体制，比如中国移动的135到139手机，中国联通的130到132都是GSM手机。目前使用GSM的用户占国内市场的97。CDMA是美国高通公司提出的标准，目前主要在美国、韩国等国家使用。我国

25、也已经开始发展。其主要业务是语音，主要特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。它克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能等都得到了很大的提高，并可进行省内、省际自动漫游。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成模拟技术向数字技术的转变，但由于第二代采用不同的制式，移动通信标准不统一，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，因而无法进行全球漫游，且由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现高速率的业务，如移动的多媒体业务。1.2 OFDM系统简介1.2.1什么是OFDMOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexin

26、g)即正交频分复用技术2。实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：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来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子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，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，因而使得信道均衡变得相对容易。1.2.2 OFDM发展历史 正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作一种调制技

27、术，也可以被当作一种复用技术。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和窄带干扰。正交频分复用(OFDM)最早起源于20世纪50年代中期，在60年代就已经形成了使用并行数据传输和频分复用的概念。1970年1月首次公开发表了有关OFDM的专利。在传统的并行数据传输系统中，整个信号频段被划分为N个相互不重叠的频率子信道。每个子信道传输独立的调制符号，然后再将N个子信道进行频率复用。这种避免信道频谱重叠看起来有利于消除信道间的干扰，但是这样又不能有效利用宝贵的频谱资源。为了解决这种低效利用频谱资源的问题，在20世纪60年代提出一种思想，即使用子信道频谱相互覆盖的并行数据传输信

28、号，其中每个子信道内承载的信号传输速率为b，而且要求各个子信道在频域距离也是b，从而可以避免使用高速均衡，并且可以对抗窄带脉冲噪声和多径衰落，而且还可以充分利用可用的频谱资源。1.2.3 OFDM的发展现状 OFDM的提出已有近40年的历史，第一个实际应用是军用的无限高频通信链路。但这种多载波传输技术在双向无线数据方面的应用却是近10年来的新趋势。经过多年的发展，该技术在广播方式下的音频和视频领域已经得到广泛的应用。近年来，由于数字信号处理（DSP）技术的飞速发展，OFDM技术作为一种可以有效对抗ISI的高速传输技术，引起了广泛的关注。OFDM技术已经成功地应用于非对称数字用户环路(ADSL)

29、、无线本地环路（WLL）、数字音频广播（DAB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）等系统中，它可以有效的消除多径传播造成的码间干扰，因此在移动通信中的运用也是大势所趋。1999年IEEE802.11a通过一个5GHz的无线局域网标准，其中采用了OFDM的调制技术并将其作为它的物理层标准。欧洲电信标准协会（ETSI）的宽带射频接入网（BRAN）的局域网标准也把OFDM定为它的标准调制技术。1.3本章小结 正交频分复用(OFDM)是一种多载波数字通信调制技术，它的基本思想是将高速传输的数据流通过串并转换，变成在若干个正交的窄带子信道上并行传输的低速数据流。OFDM技术将传送的数据信

30、息分散到每个子载波上，使得符号周期加长并大于多径时延，从而有效地对抗多径衰落。OFDM技术利用信号的时频正交性，允许子信道频谱有部分重叠，使得频谱利用效率提高近一倍。 正交频分复用技术其概念最早出现于20世纪50年代中期。60年代形成了并行数据传输和频分复用的思想。离散傅立叶变换(DFT)的引入使实际应用中可以依靠更为方便的快速傅立叶变换(FFT)来完成OFDM系统的调制和解调功能。80代，人们对多载波调制在高速MODEM、数字移动通信等领域中的应用进行了较为深入的研究。90年代，数字信号处理技术和超大规模集成电路的飞速发展为OFDM技术的实现扫除了障碍。DSP与FFT技术的结合，使得OFDM

31、开始迅速发展并被广泛应用。随着成熟技术的逐步引入，人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用。人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求日益增长，OFDM技术在综合无线接入领域将得到广泛的应用。此外，还由于其具有较高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，而被看作是第四代移动通信的核心技术之一。 目前OFDM技术主要的应用领域有移动通信领域、数字传输领域、计算机网络领域和电力线网络领域等。 OFDM技术主要有如下几个优点：抗衰落能力强、频带利用率高、适合高速数据传输和抗码间干扰能力强。 OFDM技术的不足之处包括：对相位噪声和载波频偏十分敏感、峰均值比大导致射频放大器功率效

32、率低、所需线性范围宽、加载算法和自适应调制会增加系统复杂度等。第二章 OFDM基本原理2.1无线信道衰落的特征及模型 无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约，当信号通过无线信道传时，其衰落类型决定于发送信号特性及信道特性。信号参数与信道参数决定了不同的发送信号将经历不同类型的衰落。分析无线信道的特征有助于我们找出影响无线通信系统性能的因素并制定应对措施。2.1.1无线信道衰落特征 无线信道对信号的衰减作用使接收信号的功率减小，它由传播的路径长度、直达信号路径中的障碍情况决定，任何阻挡在发射机和接收机之间的障碍都会引起信号功率的衰减。对于无线信道对接收信号造成的影响，我们可以按照大尺度效应(L

33、arge-Scale Effects)和小尺度效应(small-Scale Effects)从统计特性上来加以分别讨论5。 当接收机处于空间某一位置时，它在该位置附近接收到的信号功率的本地平均值(Local Mean)将受到大尺度效应的影响，这些影响包括视(Line-of-sight，LOS)路径损耗、阴影(Shadowing)衰落等效应。(1) 路径损耗 当发射机与接收机之间的距离在较大尺度上(数百米或数千米)变化时，接收信号的平均功率值与信号传播距离d的n次方成反比。n称为路径损耗指数，n值的大小由具体的传输环境决定。对于自由空间的电波传播，n取2。(2)阴影衰落 电磁波在空间传播时受到地

34、形起伏、高大建筑物的阻挡，在这些障碍物后面会产生电磁场的阴影，造成场强中值的变化，从而引起信号衰减，称作阴影衰落。阴影衰落是以较大的空间尺度来衡量的，其统计特性通常符合对数正态分布。路径损耗与阴影损耗合并在一起反映了无线信道在大尺度上对传输信号的影响，称之为大尺度衰落。因为这种衰落对信号的影响反映为信号随传播距离的增加而缓慢起伏变化，所以也称慢衰落。 小尺度衰落(small-scale Fading)反映的是传输距离在较小的尺度上(数个波长)变化时，接收信号电平均值变化趋势。引起小尺度衰落的原因主要有两个: 多径效应(Multipath propagation)和多普勒效应(Doppler e

35、ffect)。(1)多径效应(Multipath propagation) 在无线传播环境中，到达接收机天线的信号不是沿单一路径而来，而是来自不同传播路径的信号之和，这就是多径效应。多径分量到达时间、信号相位都不同，多个分量在接收端叠加，接收信号的幅度会发生快速变化，即产生衰落，称为多径衰落(Multipath fading)。(2)多普勒效应(Doppler effect) 多普勒效应(Doppler effect)是由于发射机和接收机之间的相对运动，或者信道路径中物体的运动引起的。这种移动性会导致接收信号的频率发生偏移，即多普勒频移(Doppler shift)，产生多普勒扩展(频率色散)

36、，造成信道的时变特性(Time Variance)。2.1.2小尺度衰落分析 瑞利衰落分布和莱斯衰落分布都是用于描述小尺度衰落的统计特性。由于无线移动信道里的多径现象，使得接收信号的包络呈现随机性，其包络一般服从瑞利(Rayleigh)衰落分布和莱斯(Rice)衰落分布。在无线移动信道中，瑞利衰落分布常见的是用于描述平坦衰落信号或独立多径分量接收中包络时变统计特性的一种衰落类型;莱斯衰落分布是由于在瑞利衰落分布的基础上，存在一条直射路径的影响而造成的。(1)瑞利衰落分布 瑞利分布是用于描述平坦衰落或独立多径分量情况下接收信号包络统计特性的一种典型分布类型。 典型的陆地移动通信系统都是存在多径衰

37、落的。如果各条路径信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且是统计独立的，则接收信号的包络服从瑞利(Rayleigh)分布。 瑞利衰落的幅度x（t）概率密度函数可用公式（2-1）表示 （2-1） 式中，x小于零时p(x)为零，表示包络检波前接收电波电压信号的有效值，是包络检波前的接收信号包络的时间平均功率。 其概率分布函数可用式（2-2）表示 （2-2） 因此，瑞利分布的均值为 （2-3）均方根值为 （2-4）方差为 （2-5）其中值由式解出。得 （2-6） 若用中值表示概率分布函数则有 （2-7） 比较式（2-6）、（2-3）可以看出瑞利衰落信号均值与中值仅相差0.55dB。相位服从均匀分布

38、，即 （2-8）(2)莱斯衰落分布 莱斯衰落分布幅度x(t)概率分布函数可用式（2-9）表示 （2-9）相位可以表示为： （2-10） 式中，参数A指主信号幅度的峰值;是第一类零阶Bessel函数;erf()是误差函数:。 莱斯分布常用参数K来描述，K定义为确定信号的功率与多径分量方差之比，或用dB表示为： （2-11） 参数K是莱斯因子，完全确定了莱斯分布。当，且主信号幅度减少时，莱斯分布转化为瑞利分布。因此，瑞利衰落分布是莱斯衰落分布的一个特例,莱斯分布是瑞利分布的一个扩展。2.2单载波调制单载波的调制就是采用一个信号载波传送所有的数据信号。单载波系统如图2-1所示。其中g(t)是匹配滤波

39、器，单载波系统在传输信息速率不是太大，多径效应干扰不是很严重时，可通过在接收端使用合适的均衡器以使系统正常工作。但是对于宽带业务来说，由于数据传输的速率较高，时延扩展造成数据符号之间的相互交叠，从而产生了符号之间的串扰(ISI)，这对均衡提出了更高的要求，需要引入复杂的均衡算法，还要考虑到算法的可实现性和收敛速度。从另一个角度去看，当信号的带宽超过和接近信道的相干带宽时，信道的时间弥散将会造成频率选择性衰落，使得同一个信号中不同的频率成分体现出不同的衰落特性，这是我们不希望看到的。因此多载波传输技术的运用就是必然的趋势。图2-1 单载波系统基本结构2.3多载波调制理论简介图2-2 多载波系统基

40、本结构图图2-2中给出多载波系统的基本结构示意图6。在数据传输速率很高的情况下，在传输信道上有频率选择性衰落或多径衰落，多径时延扩展容易导致ISI。多载波传输把数据流分解为若干个子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，从而构成多个低速率符号并行发送的传输系统，可以有效地抑制这些干扰。在单载波系统中，一次深度衰落或者干扰就可以导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到深衰落的影响，因此多载波系统具有较高的传输能力以及抗衰落和干扰能力。第三章 OFDM系统的MATLAB仿真3.1 仿真软件简介及其在

41、通信领域的应用3.1.1 MATLABSIMULINK概述 MATLAB是Mathworks公司推出的一套高性能数值计算软件9。MATLAB是矩阵实验室(Martix Laboratory)之意。MATLAB除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达方式与数学、工程中常用的形式十分相似，因此用MATLAB来解算问题要比C、FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多。 MATLAB在数学计算以外的其他科学计算与工程领域的应用也是越来越广，并且有着更广阔的应用前景和无穷无尽的潜能。它可以将使用者从繁琐的底层编程中解放出来，这样无疑会提高工作效率。MATLAB的一大特点是提供很多专用的工具箱和模块库，例如通信工具箱和模块库、数字信号处理工具箱和模块库、控制工具箱和模块库等，MATLAB在这些工具箱和模块库中提供了很多常用的函数和模块，使得仿真更容易实现。目前，MATLAB的功能越来越强大，不断适应新的要求提出新的解决方法。可以预见，MATLAB在科学计算、自动控制、科学绘图、通信仿真等领域将继续保持其独一无二的地位。3.1.2 使用MATLABSIMULINK进行通信系统设计 在通信领域MATLA