OFDM调制解调系统仿真与结果分析完结Word下载.docx

1、即，数据经过通信信道传输以后，接收端所接收到的数据与发送端发送的原始数据相比，发生错误的码元个数占发送端发送的原始数据的总码元个数之比，误码率的计算公式如下所示：误码率=错误码元数/传输总码元数 一个通信系统在进行数据传输时的误码率越小，则说明该通信系统的传输精确度越高。4.2 OFDM系统仿真实现以QPSK调制为例，系统的仿真参数为默认值。即，子载波数目1024个，每个子载波中OFDM符号数为50个，每OFDM符号数所含的比特数为2 bit，信噪比（SNR）为2 dB。4.2.1 待传信号与还原信号图4-3 待传信号与还原信号码元波形由仿真参数默认值及仿真程序，信源产生的随机序列的长度为20

2、000（子载波数位数/符号），大小介于0到 1之间，经过取整后即得到长度为20000，大小为0或1的待发送的一维随机二进制数组。将待传信号通过发送端输入OFDM系统，通过系统传输后，到达接收端，还原后得到的一组二进制数组即为完成OFDM调制解调和传输的信号。 4.2.2 发送端OFDM载波幅度谱和相位谱图4-4 OFDM载波幅度谱与相位谱待传信号经过OFDM系统发送端输入系统后，经过QPSK调制产生调制信息，通过串/并变换后加入子载波，再通过快速傅里叶逆变换（IFFT）生成OFDM符号，其载波幅度谱和相位谱如图4-3所示。在OFDM调制解调系统中，若在IFFFT间隙内的子载波都存在整数个周期，

3、则子载波之间完全正交。然而，当出现频偏时，IFFFT间隙内的子载波周期个数不再是整数倍，从而导致载波间干扰的产生。4.2.2 分离的OFDM符号子载波波形图4-5 分离的OFDM符号子载波时域波形如图4-5表示一个符号周期内的OFDM符号的子载波波形，子载波之间相互正交，是OFDM正交性根本体现。在时间间隔t内，每一个子载波恰好有整数个周期，即每一个子载波的频率是基本频率的整数倍，在一个符号周期内，两个相邻子载波的周期数相差一个周期，两者之间相互正交，保证了每一个子载波都能够被单独的接收并且独立的解调，而不受其他载波的干扰影响。4.2.2 OFDM信号功率密度谱图4-6 载波数200的OFDM

4、信号频谱密度谱如图4-6所示，子载波个数为200的OFDM符号的功率密度谱，图中横轴表示归一化频率，纵轴表示归一化幅度衰减（单位：dB）。我们知道，OFDM符号功率密度谱下降速度，随着OFDM子载波个数的增加而增快。为加速OFDM信号功率谱带外衰减部分的下降，通常采取对每个OFDM时域符号加窗的方式，使OFDM符号周期边缘的幅度值逐渐过渡到零，这与成型滤波的原理相似。成型滤波是在频域加平方根升余弦窗，降低时域信号的拖尾振荡，而OFDM符号则是在时域加升余弦窗，降低频域信号拖尾振荡，使带外衰减速度加快。4.2.2 接收端OFDM载波幅度谱和相位谱图4-7 OFDM载波幅度谱和相位谱OFDM信号通

5、过信道传输后，到达接收端，在接收端经过串并变换和快速傅里叶变换，得到并行的频域的OFDM符号，其幅度谱和相位谱如图4-7所示。4.3仿真性能分析4.3.1 在不同调制方式下，系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系1. OFDM系统在QPSK调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线：表4-2 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表SNR（dB）134678BER（%）0.142 14.2910.176.694.632.091.360.370.149101112131415160.0550.005由表4-2中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线

6、如下图所示：图4-8 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线2. OFDM系统在BPSK调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线：表4-3 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表13.359.365.723.0151.940.920.560.007由表4-3中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线如下图所示：图4-9 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线由图4-8和图4-9的误码率曲线图可以看出，在系统参数一致的情况下，对OFDM系统分别进行QPSK和BPSK两种调制，随着系统信噪比的不断增大，系统误码率在不断的减小，当信噪比

7、达到某一临界值时，系统误码率达到零值。因为伴随系统信噪比的增加，系统噪声功率有所下降，因而误码率也随之下降。由于多径效应引起的频率选择性衰落，对系统误码率产生了很大的影响，严重影响了OFDM系统性能，对QPSK调制的影响尤为明显。故而，BPSK调制方式的系统性能好于QPSK调制方式。3. OFDM系统在16QAM调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线：表4-4 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表24.4720.3217.4916.2413.2211.4310.668.327.266.055234.333.262.181.651.06由表4-4中数据可绘制出系统误码

8、率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线如下图所示：图4-10 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线4. OFDM系统在64QAM调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线：表4-5 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表25.8423.1320.6719.0617.0415.0913.9613.0912.3311.0710.699.888.958.167.336.87由表4-5中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线如下图所示：图4-11 系统误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系曲线由图4-10和图4-11的误码率曲线图可以看出，在

9、系统参数相同的情况下，对OFDM系统分别进行16QAM和64QAM两种调制，随着系统信噪比的不断增大，系统误码率在不断的减小，而随信噪比的进一步增大，误码率也越来越小，当信噪比达到某一临界值时，系统误码率达到零值。当信噪比相同时，16QAM调制的误码率明显比64QAM调制的误码率低，并且16QAM调制方式的性能也明显好于64QAM调制方式。综上所述以及系统误码率曲线可以看出，在相同信噪比条件下，采用BPSK和QPSK调制方式比采用16QAM和32QAM调制方式的系统误码率要小。但MPSK调制在性能方面却不如QAM调制，尤其当M比较大的时候，这种差异尤为明显。若把每个子载波所包含的比特数量限制在

10、4 bit之内，MPSK调制性能较好。矩形QAM信号星座具有容易产生的独特优点，并且，相对容易解调。总之，在系统性能上QAM调制优于MPSK调制。而在系统误码率方面，相同信噪比条件下，QAM调制下的系统误码率大于MPSK调制。4.3.2系统误码率（BER）与信号帧长度的关系由仿真程序可知，以QPSK调制为例，信源产生的二进制随机序列的长度=（子载波数位数/符号），故，可以通过改变系统子载波数或每个载波所包含的符号数来达到改变信号帧长度的目的，并且保持其他条件不变，观察系统误码率（BER）与信号帧长度的关系。1. 系统误码率（BER）与子载波个数的关系曲线：表4-6 系统误码率（BER）与信号帧

11、长度关系表子载波个数3070901101301500.02860.10000.28180.69230.94001701902102302502602803001.58241.95262.76193.76093.86674.57315.13576.2767由表4-6中数据可绘制出系统误码率（BER）与信号帧长度（子载波个数）关系曲线如下图所示：图4-12 系统误码率（BER）与信号帧长度（子载波个数）关系曲线在QPSK调制方式下，系统其它参数保持不变，改变OFDM调制解调系统的子载波个数，从而达到改变输入信号帧长度的目的，由图4-12的误码率曲线图可看出，当信号帧长度（子载波个数）小于某一临界值

12、时，系统误码率为零。当信号帧长度（子载波个数）大于该临界值时，在一定范围内，随系统子载波个数增加，即输入信号帧长度的增大，系统误码率也随之增大。结 论正交频分复用（OFDM）技术作为一种高效的传输技术，因其具有对抗多径衰落、码间串扰、适用于高速传输等突出优点，而得到广泛使用，并且成为第四代移动通信的三大核心技术之一。本文简要概述了OFDM的历史渊源及发展现状，详细叙述了OFDM系统的基本原理和关键技术。基于MATLAB软件平台搭建OFDM调制解调系统仿真架构，设置仿真基本参数，编写仿真程序，实现OFDM调制解调系统的仿真模拟。本文着重研究在QPSK、BPSK、16QAM和64QAM四种调制方式

13、下的系统性能，比较和分析这四种调制方式，明确最有系统。并且，分析系统误码率与待传信号帧长度关系。然而，由于时间和个人身体状况所限，在本次毕业设计中，虽然基本完成任务要求，但是却没有达到预计的目标，譬如，信号帧长度的问题，本设计中是以改变子载波数目的方式间接改变信号帧长度，无法保证系统唯一变量，从而导致系统误码率分析出现偏差。如果能够解决这一问题，相信一定会对系统性能分析产生很大帮助。随着无线移动通信技术的快速发展和第五代移动通信时代的来临，OFDM技术必将获得更加长足的发展和完善。致 谢时光飞逝，如白驹过隙；岁月无痕，留点滴回忆。回想起四年前，满怀憧憬踏入大学校园，随即展开精彩缤纷的大学生活，

14、喜怒哀乐，点点滴滴满是回忆。四年后的今天，面对别离，满怀惆怅，心中有不舍，也有感恩。不舍就这样离别生活了四年的母校，感恩母校所给予我的无私的关爱与培养。四年的大学时光，我学到的不仅仅是专业的知识、娴熟的技能，还有做人的道理，和感恩的心。在这最后半年的大学生涯里，我很荣幸，也很高兴能够通过毕业设计，来对我的大学四年所学和所会的知识做出总结，并进一步升华到学以致用的境界，同时，也是为我的大学四年的学习交一份完美的答卷。首先，要感谢的是我的毕业设计指导老师张XX老师，张老师是一个学术严谨、专业能力和责任心极强的老师，在我进行毕业设计的过程中，张XX老师给予我专业的指导，始终耐心为我解答毕设过程中所遇

15、到的诸多难题，时刻关注我的毕设进度，不惜牺牲宝贵的科研时间和休息时间，为我答疑解难，在毕业设计结构和思路上都给予我很大的启发。在生活中，张XX老师和蔼可亲、平易近人，亦师亦友。衷心的祝愿张XX老师在今后的工作中再创辉煌，在生活中每天开开心心。其次，还要感谢我的辅导员王XX老师，在毕业设计的过程中，因为生病的缘故严重耽误了毕业设计的进度，王XX老师得知我的情况后给予了很大的关心，并且向我询问治疗状况。而且王XX老师因为担心影响我的病情影响到毕业设计和毕业答辩，主动与相关负责老师联系，并说明我的情况。衷心感谢王XX老师对我的无私帮助，祝愿王XX老师在今后的工作中更上一层楼。在做毕业设计的这几个月里

16、，虽然因为生病带来了很多痛苦和烦恼，但是也感受到了老师和同学们暖暖的关怀，这段岁月也将成为我大学生活中最难忘的一段岁月。参考文献1杨昉，何丽峰，潘长勇. OFDM原理与标准：通信技术的演进M.北京：电子工业出版社，2013.092 韩Yong Soo Cho，韩Jaekwon Kim，韩Won Young Yang. MIMO-OFDM无线通信技术及MATLAB实现M.电子工业出版社 2013.063 汪裕民.OFDM关键技术与应用M.机械工业出版社 2007.014 李莉.MIMO-OFDM系统原理、应用及仿真M.机械工业出版社 2014.035 佟学俭，罗涛.OFDM移动通信技术原理与应用

17、M.人民邮电出版社 2003.056 艾渤，王劲涛，钟章队.宽带无线通信OFDM系统同步技术M.人民邮电出版社 2011.047 周恩，张兴，吕召彪.下一代宽带无线通信OFDM与MIMO技术M.人民邮电出版社 2008.048 谢显中等.基于TDD的第四代移动通信技术M.电子工业出版社，2005.079 樊昌信，曹丽娜.通信原理M.国防工业出版社，2013.0810 李旭，艾渤，钟章队.移动通信原理与系统M.科学出版社 2011.0411 沈嘉，索士强，全海洋，等.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计北京：人民邮电出版社，2008.12 3GPP TS 36.2ll V 8.4.O.Physical Channel and Modulation2008：62-64.13 王璐.LTE 物理层上行技术研究.北京：北京邮电大学，2008:1-10.14 仲崇祥.SC-FDMA 关键技术研究.成都：电子科技大学，2009:1-5.