《基于Matlab的OFDM系统设计与仿真开题报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Matlab的OFDM系统设计与仿真开题报告.doc（9页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、毕业设计（论文）开题报告理工类题 目: 基于Matlab的OFDM系统设计与仿真 学 院： 电子工程学院 专业班级： 通信工程 通信111 学生姓名： 徐安阳 学 号：2011120695 指导教师： 刘金龙 2015 年 4 月 8 日淮海工学院毕业设计（论文）开题报告1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势研究意义：OFDM技术是一种多载波传输技术，其主要特点是把高速的信息分割到多个正交子载波上并进行低速传送;由于子载波互相交叠和正交，它们可以独立并行传送信息符号而不互相干扰，同时保持较高频谱利用率。OFDM系统一方面提高了对时域脉冲噪声的鲁棒性;另一方面，基于块传输技术的OFD
2、M技术在每个OFDM信息符号之间加上保护间隔(TimeIntervalGuard,TGI)，只要保护间隔的长度大于信道冲激响应(ChannelImpulse Response,CIR)的最大时延扩展，系统的所有子载波之间的正交性在通过信道之后就能够得到保持。OFDM这种基于块传输的正交多载波传送方式使它具有抗符号间串扰(Inter-symbolInterference, ISI)能力，同时也可以将信道均衡从复杂的时域处理转化到简单易行的频域处理。在OFDM系统中，系统可以根据子载波的工作环境在子载波间灵活应用自适应调制技术、自适应功率分配技术等，来进一步提高系统的传输效率和传输性能。国内外研究
3、现状、水平和发展趋势：随着现代移动通信系统的发展，为了实现高速信息的传输，人们开始研究多载波调制技术。人们开始研究多载波调制技术。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术就是在此基础上发展起来的一种基于数字信号处理技术的并行数字传输方式。OFDM技术以其较高的频谱利用率和信息传输效率，以及较强的抗多径衰落的能力在无线通信领域得到广泛的应用。OFDM(正交频分复用)技术最早提出于20世纪60年代,当时的实际应用是军用无线高频通信链路。近年来,由于DSP(数字信号处理)技术飞速发展,OFDM作为一种可有效对抗码间干扰、频谱利用率高
4、的高速传输系统,引起人们广泛关注。自从20世纪80年代以来，OFDM己经在数字音频广播、数字视频广播、基于IEEE802.11标准的无线本地局域网(WLAN)以及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称高比特数字用户线技术(例如ADSL)中得到了应用。其中大都利用了OFDM可以有效地消除信号多径传播所造成的符号间干扰(ISI)的这一特征。现代移动通信发展至今，已经经历了三代，而3G的后续技术也在加速研究中。目前，国际标准化组织正在推动无线传输技术从2Mb/s的传输速率向100Mb/s和1000Mb/s的目标发展，对4G的定义也已经逐渐清晰起来。基本上可以确定，OFDM/OFDMA、MIMO和智能天
5、线等技术将成为4G的主流技术。淮海工学院毕业设计（论文）开题报告2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施基本内容: 一、OFDM的基本原理发送端把被传输的数字信号转换成子载波幅度和相位的映射，并将进行快速傅利叶反变换（IFFT）或者离散傅里叶反变换（IDFT）（IFFT的计算效率比IDFT高）将数据的数据的频谱表达式变到时域上。如图1-1所示，上半部分是发送的链路的框图，下半部分是接受的链路的框图。OFDM的原理主要是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的
6、时间弥散性对系统造成的影响。并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。而且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的子载波间干扰(ICI)。图1.OFDM收发原理框图二、主要内容实际上一个OFDM的形成可以遵循以下过程：首先，在N1个经过数字调制的符号后面补零，构成N2个输入样值序列，再进行IFFT计算。然后，IFFT输出的最后L1个样值被插入到OFDM符号的最前面，而且IFFT输出的最前面L1个样值被插入到OFDM符号的最后面。最后，OFDM符号与升降余弦函数时域相乘，使得系统
7、宽带之外的功率可以快速下降。再经过数模转换、射频调制，最后发送。1确定参数需要确定的参数为：子信道，子载波数，FFT长度，每次使用的OFDM符号数，调制度水平，符号速率，比特率，保护间隔长度，信噪比，插入导频数（基本的仿真可以不插入导频，可以为0）。2产生数据使用随机数产生器产生一个m序列。3编码、交织交织编码可以有效地抗突发干扰。分别用编码器、交织器实现。4子载波调制OFDM采用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM4种调制方式。按照星座图，将每个子信道上的数据，映射到星座图点的复数表示，转换为同相Ich和正交分量Qch。5串并转换和并串转换串并转换是将一路高速数据转换成多路低速数据，用
8、解复用模块实现。而并串转换刚好与之相反。6IFFT在实际运用中，信号的产生和解调都是采用数字信号处理的方法来实现的，此时要对信号进行抽样，形成离散时间信号。IDFT可以采用快速反傅立叶变换(IFFT)来实现得到更快的处理速度。7插入循环前缀插入循环前缀也就是加入保护间隔，由IFFT运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据，并将符号尾部G长度的数据加到头部，构成循环前缀。如果加入空的间隔，在多径传播的影响下，会造成载波间干扰ICI。保护见个的长度G应该大于多径时的扩张的最大值。利用循环前缀和加入特殊的OFDM训练符号等方法，可以较好的时间同步和频率同步。8加窗（windowing）
9、加窗是为了降低系统的PAPR，滚降系数为1/32。通过这种方法，可以显著地改善OFDM通信系统高的PAPR分布，大大降低了峰值信号出现的概率以及对功率放大器的要求，节约成本。经常被采用的窗函数是升余弦窗。9信道传输信道可分为多径实验信道和高斯白噪声信道。多径时延信道直射波和延迟波对于标准时间按照固定比率递减，因此多径时延信道参数为比率和最大延迟时间。10. 同步同步是决定OFDM系统高性能十分重要的方面。实际OFDM系统都有同步过称，主要的同步方法有使用导频、循环前缀和忙算法三种。研究目的为同步的可以详细实现本步，基本的方针可以略过此步，假设接收端已经于发射端同步。11去掉循环前缀根据同步得到
10、的数据，分别将给每个符号的同相分量和正交分量开头的保护间隔去掉。12FFT与发送端的IFFT互为逆变换。13子载波解调FFT后的同相粉脸感和正交分量两组数据在星座图上对饮高的点，由于噪声和信道的影响，不再是严格的发送端的星座图。将得到的星座图上的点按照最近原则判决为原星座图上的点，并按映射规则还原为一组数据。解调也有很多方法，例如：差分解调、相干解调。14解交织、解码按照编码交织对应解码，解交织的方法，还原为原始数据，可以由解码器和解交织其实现。进行纠错处理，同时比较第2步产生的数据和接收到的数据，计算误码率BER。三、系统性能分析OFDM系统中，信道估计器的设计主要有两个问题：一是导频信息的
11、选择，因为无线信道的时变特性，需要接收机不断对信道进行跟踪，所以导频信息必须不断的传送；二是既有较低的复杂度又有良好的导频跟踪能力的信道估计器设计，在确定导频发送方式和信道估计准则条件下，寻找最佳的信道估计器结构。此外还需要比较在高斯信道和多径瑞利衰落信道下系统的误码率，还有对多径瑞利衰落信道下两种信道估计误码率进行对比，对加入噪声前后信号进行对比，观察噪声是否对信号有影响。对加入噪声前和假如噪声后的信号幅值和相位的比较，观察相位是否失真。还要分析经过高斯白噪声后，星座图的点位置的变化。还要对加入循环前缀前后的信号波形进行比较。参考文献1王文博，郑侃. 宽带无线通信OFDM技术，北京：人民邮电
12、出版社，20032佟学俭，罗涛.OFDM移动通信技术原理及应用.北京：人民邮电出版社，2003 3 罗建军，杨琦. 精讲多练MATLAB.陕西：西安交通大学出版社,20094 蔡涛，等译. 无线通信原理与应用. 电子工业出版社,1999. 5 王玲，逯贵祯，肖怀宝.基于 Matlab的 OFDM仿真实现及性能分析. 北京：中国传媒大学信息工程学院, 6 马一森，李智，赵建华，徐炜，张东.OFDM通信系统的分析及其Simulink仿真研究. 成都：四川大学电子信息学院610065 7 刘吉超，王静，杜力坤苏来曼， LIU Jichao， WANG Jing， DulikunSULAIMAN. 通
13、信中的交织编码及其MATLAB仿真. 新疆师范大学学报（自然科学版）. 2010 8樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6版）.北京：国防工业出版社2008.6 9张学智.数字信号处理.北京：兵器工业出版社，200610王文博，郑侃.宽带无线通信OFDM技术.北京：人民邮电出版社，200311吕爱琴，田玉敏，朱明华基于MATLAB的OFDM系统仿真及性能分析J计算机仿真，2005可能遇到的困难: 1、如何解决符号间串扰和码间串扰是关键问题。2、在进行傅立叶变换和傅立叶反变换时，时域和频域的转换也是另一个关键。3、线性信道的失真。解决问题的方法和措施:1、复习了Matlab语言编程基方法，并熟练掌握si
14、mulink。2、查询资料搜集相关资料，通过仔细研究基本了解OFDM的基本原理、实现方法和过程。3、对于不理解的地方，及时请教老师。3.课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析研究手段：首先，我对OFDM 系统进行了研究，了解其基本原理，建立了一个完整的OFDM系统。其次，根据研究需要，我充分利用了图书馆资源和网络资源，进行查找资料，补充自己知识缺陷面,并寻求老师帮助。然后，我对Matlab软件进行了复习，并加以熟练。最后，我利用Matlab软件对OFDM系统进行仿真，而且分析系统性能。可行性分析：通过应用Matlab软件，建立OFDM系统模型，在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其
15、数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。Matlab的特点是编程效率高，用户使用方便，扩充能力强，语句简单，内涵丰富，高效方便的矩阵和数组运算，方便的绘图功能。特别适合系统仿真和设计的工作。在Matlab软件中，可以对每个模块进行独立的仿真，还有丰富的通信库函数可供使用，我们可以将多个模块连接形成一个系统。通过m.文件程序编写，可以得到各种参数、曲线图。通过对比，分析OFDM系统在不同环境下的性能。以上综述分析充分说明了本次设计的可行性。淮海工学院毕业设计（论文）开题报告指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）指导教师（签名） 年 月 日系审查意见：系主任(签名)： 年 月 日
