学海网

毕业设计-下一代无线通信OFDM物理层系统设计，共56页，23499字
摘要
OFDM(正交频分复用)的基本原理是将高速的数据流分解成许多低速率的子数据流，利用相互正交且重叠的多个子载波同时传输。它的主要优点是多径失真低，抗符号间干扰(ISI)能力强，频带利用率很高。
本文设计了一个基于FFT算法的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。全文主要由四部分构成：OFDM系统基本原理、OFDM系统模型分析、OFDM系统设计、OFDM系统仿真及结果分析。
在OFDM基本原理部分详细介绍了OFDM所采用的各项技术的基本原理及其原因。模型分析部分分析了传统的OFDM连续系统模型和以此为基础而建立的OFDM离散系统模型，在对原有离散系统模型进行改进的同时，建立了本文所采用的模型。在系统设计部分，详细介绍了本系统各个模块的组成及设计机理，调制时采用QPSK、16QAM两种方式，信道编码使用卷积码，最终建立了一个基带OFDM系统。本文中，介绍了本次仿真中要使用的信道模型及仿真的原理。第四部分主要是关于系统的计算机基带仿真以及仿真结果的分析。
综上所述，本文完成了对一个完整的基带OFDM系统的设计与仿真，同时通过仿真为该系统的具体实现提供了大量有用的数据，为OFDM通信系统的进一步改进奠定了基础。
关键词：正交频分复用，卷积编码，正交幅度调制，通信系统仿真

目录
1 绪 论 1
1.1 题目背景及目的 1
1.1.1 OFDM在计算机网络的应用 1
1.1.2 OFDM在移动通信领域的应用 2
1.1.3 OFDM在数字传播领域的应用 2
1.2 国内外研究情况 3
1.3 题目研究方法 5
1.4论文构成及研究内容 6
2 OFDM系统的基本原理 7
2.1 单载波与多载波通信系统 7
2.1.1 单载波传输系统 7
2.1.2 多载波传输系统 8
2.2 频分复用与正交频分复用 9
2.2.1 频分复用 9
2.2.2 正交频率复用 10
2.3 正交频分复用原理 12
2.3.1 多进制数字调制方法 12
2.3.2 OFDM基本原理 14
2.3.3 快速傅里叶变换在OFDM系统中应用的原理 17
2.3.4 保护间隔和循环前缀 18
2.4 OFDM系统的主要优缺点 22
2.4.1 OFDM系统的主要优点 22
2.4.2 OFDM系统主要缺点 23
3 OFDM系统设计 24
3.1 OFDM系统的发射端 24
3.1.1 OFDM帧结构设计 24
3.1.2 信道编码 25
3.1.3 串并变换 30
3.1.4 子载波调制和解调 30
3.1.5 IFFT 32
3.1.6 加入保护间隔和并串转换 33
3.2 OFDM系统信道 33
3.2.1 AWGN信道 33
3.2.2 RAYLEIGH信道 34
3.3 OFDM的接收端 38
3.3.1 FFT 38
3.3.2 解码 38
3.4 本章小结 39
4 OFDM系统仿真及结果分析 40
4.1 计算机仿真 40
4.1.1 仿真平台 40
4.1.2 仿真流程 40
4.2 Simulink模块设计 41
4.2.1 基于块状导频时OFDM调制模块如下（导频采用PN训练序列）： 42
4.2.2 QPSK调制模块如下图 42
4.2.3 插入的训练序列 43
4.2.4 P/S转换 43
4.2.5多径瑞利衰落 43
4.2.6高斯白噪声 44
4.2.7 S/P转换 44
4.2.8 训练序列分离 44
4.2.9 OFDM解码器和去循环前缀 45
4.2.10 信道估计 45
4.2.11信道补偿 46
4.2.12 去零解调 46
4.2.13 QPSK解调 47
4.2.14 误码率的计算 47
4.2.15 运行仿真结果 48
4.3 OFDM系统性能仿真结果分析 48
4.3.1 比特率 48
4.3.2 频谱效率 48
4.3.3 误比特率 49
4.4 本章小结 50
工作总结与展望 51
参 考 文 献 53
致 谢 54

论文构成及研究内容
本文详细分析、研究了该技术，并结合数字通信系统中的信道编码、调制解调、信道分析等技术以802.11a为基础设计了一个OFDM系统，并分析了系统中各个环节所用的技术及其对系统性能的影响。
信道编码采用卷积码，解码使用Viterbi解码。调制给出QPSK调制方式，并在AWGN和瑞利信道两种信道模型下传输。通过不同调制方式，不同信道下的仿真结果的对比，绘出误码率与信噪比的曲线图，并分析其成因，为该系统的具体实现提供了大量有用的数据，为OFDM通信系统的进一步改进奠定了基础。