基于MATLAB的OFDM接收系统设计与仿真Word文件下载.docx
- 文档编号:14025648
- 上传时间:2022-10-17
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:558.89KB
基于MATLAB的OFDM接收系统设计与仿真Word文件下载.docx
《基于MATLAB的OFDM接收系统设计与仿真Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MATLAB的OFDM接收系统设计与仿真Word文件下载.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
重点放在OFDM接收系统设计与仿真,在这部分详细介绍了系统各模块的组成及设计机理,然后对OFDM信号经过AWGN信道后进行解调,整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现,并对接收系统的仿真结果及性能进行分析,通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系,为该系统的具体实现提供了大量有用数据,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;
MATLAB;
接收系统;
设计仿真
OFDMReceiverDesignandSimulationBasedonMATLAB
ABSTRACT
OFDM,whichisshortforOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,isactuallyoneofthemulti-carriermodulations.ThemainideaofOFDMistosplitthechannelintoanumberoforthogonalsubchannelsandthehigh-speeddatasignalsintoanumberofparallellow-speeddatasignalsthataretransmittedsimultaneouslyovernumbersofsubcarriers.Thistechnologygreatlyimprovesthechannelcapacityandtransmissionrateofthewirelesscommunicationsystemandeffectivelyresiststomultipathfadinginterferenceandinhibitsnarrowbandnoise.Suchagoodperformancehasbroughtwidespreadconcerninthecommunicationarea.
Inthisthesis,basedontheFFTalgorithm,anOFDMreceiversystemisdesignedandsimulatedonacomputer.ThisarticlefocusesontheOFDMreceiverdesignandsimulationanddetailsthecomponentsanddesignofeachmoduleofthesystem,andthenthedemodulationoftheOFDMsignalstransmittedthroughAWGNchannel.TheentireprocessisrealizedundertheMATLABsimulationenvironment.Andthenitanalyzesthereceiversystemsimulationresultsandperformance,throughwhichwegettherelationbetweenSNR(signaltonoise)andBER(biterrorrate),providingagreatnumbersofusefuldatasfortheconcreterealizationofthesystem,andlayingasolidfoundationforfurtherimprovementofOFDMcommunicationsystem.
Keywords:
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing);
ReceiverSystem;
DesignandSimulation
目 录
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
由于OFDM技术的可实现性,在二十世纪90年代,OFDM广泛应用干各种数字传输和通信中,如广播式音频、视频领域和民用通信系统,主要的应用包括:
非对称的数字用户环路(ADSL)、ETSI标准的数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等。
1999年,IEEE802.lla通过了一个5GHz的无线局域网标准,其中OFDM调制技术被采用为物理层标准,使得传输速率可以达54Mbps。
这样,可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口,并支持语音、数据、图像业务。
这样的速率完全能满足室内、室外各种应用场合。
欧洲电信组织(ETSI)的宽带射频接入网的局域网标准HiperiLAN2也将OFDM定为它的调制标准技术。
进入21世纪,无线移动通信业务从语音,数据到图像,服务质量(QoS)和传输速率的要求也越来越高,宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向。
由于在诸如移动信道,广播信道等实际信道中,会产生多径衰落现象,引起严重的码间干扰(ISI),从而限制了传输速率的提高。
传统解决办法是采用自适应均衡技术来对抗多径衰落。
但随着传输带宽的不断增加,均衡器的制作越来越复杂,成本也在不断提高。
为了有效地利用有限的频率资源,以满足高速率,大容量的业务需求,必须采用专门的技术,以克服无线信道多径衰落,降低对均衡器的依赖,降低噪声,从而达到改善系统性能的目的。
在众多技术中,正交频分复用(OFDM)技术显出了其优越的性能。
OFDM自身具有良好的有效对抗载波间干扰和码间干扰的性能,因此很快成为一种无线通信领域里的高速传输技术,引起了广泛关注。
2004年11月,根据众多移动通信运营商、制造商和研究机构的要求,3GPP通过被称为LongTermEvolution(LTE)即“3G长期演进”立项工作。
项目以制定3G演进型系统技术规范作为目标。
3GPP经过激烈的讨论和艰苦的融合,终于在2005年12月选定了LTE的基本传输技术,即下行OFDM,上行SC(单载波)-FDMA。
OFDM由于技术的成熟性,被选用为下行标准很快就达成共识。
而上行技术的选择上,由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些设备商认为会增加终端的功放成本和功率消耗,限制终端的使用时间,一些则认为可以通过滤波,削峰等方法限制峰均比。
不过经过讨论后,最后上行还是采用了SC-FDMA方式。
拥有我国自主知识产权的3G标准——TD-SCDMA在LTE演进计划中也提出了TD-CDM-OFDM的方案B3G/4G是ITU提出的目标,并希望在2010年予以实现。
B3G/4G的目标是在高速移动环境下支持高达100Mb/S的下行数据传输速率,在室内和静止环境下支持高达1Gb/S的下行数据传输速率。
而OFDM技术首当其冲将扮演重要的角色[1]。
可见当今时代的OFDM技术在移动通信中的应用正如火如荼地开展起来,已成为下一代通信(NGN)的主流高速传输技术,本文也就借此对OFDM传输技术的原理及其关键点进行了简单的剖析,并重点放在了OFDM接收系统的设计实现上,并通过仿真对整个系统的性能进行了分析。
1.2 课题发展历程现状及前景
在上个世纪60年代已经提出了使用平行数据传输和频分复用(FDM)的概念。
1970年,美国发明和申请了一个专利,其思想是采用平行的数据和子信道相互重叠的频分复用来消除对高速均衡的依赖,用于抵制冲激窄带噪声和多径失真,而能充分利用带宽。
最初这项技术主要用于军事通信系统,但依据早期的OFDM思想,需要大量的正弦波发生器,滤波器,调制器和解调器等设备,因此系统非常昂贵,在以后相当长的一段时间,OFDM理论迈向实践的脚步放缓了。
直到1971年,韦斯坦(Weinstein)和艾伯特(Ebert)把离散傅里叶变换(DFT)应用到并行传输系统中,才不再利用带通滤波器,而是在基带处理就可以实现OFDM。
OFDM应用离散傅里叶变换(DFT)和其逆变换(IDFT)方法解决了产生多个互相正交的子载波和从子载波中恢复原信号的问题。
这就解决了多载波传输系统发送和传输的难题。
应用快速傅里叶变换更使多载波传输系统的复杂度大大降低。
从此OFDM技术开始走向实用。
到二十世纪80年代,随着大规模集成数字电路和DSP技术的发展,MCM获得了突破性的进展,OFDM的核心部分FFT的实现也不再是难以逾越的屏障,一些其它难以实现的困难也部得到了解决,加之人们对无线通信高速率要求的日趋迫切,自此OFDM走上了通信的舞台,逐步迈向高速数字移动通信的领域。
进入90年代以来,OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。
目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统,主要的应用包括:
非对称的数字用户环路(ADSL)、ETSI标准的数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等[2]。
1.3 可行性分析
MATLAB可以方便的在语言与图形结合的环境下设计OFDM接收系统,并且系统的基本参数可以在MATLAB程序开始时设定。
可以先按照要求设定出经OFDM调制过的信号,用高斯白噪声来模拟信道噪声,即用AWGN信道作为信道模型,在接收系统部分完成串并变换、去CP、FFT、并串变换、信号的解调,这些部分的设计均可以在MATLAB环境下简单的仿真实现。
编写MATLAB程序,实现通过AWGN信道的OFDM信号的解调,也即完成了一个OFDM接收系统解调信号的功能。
通过阅读大量有关OFDM系统原理设计方法和仿真软件MATLAB的书籍,在老师的指导下,我相信定能完成本课题。
1.4 本文主要研究工作和内容安排
本文主要研究了OFDM的基本原理及对OFDM接收系统的MATLAB仿真与分析,并将其与单载波和FDM传输系统进行了对比分析,重点放在了OFDM接收机系统各模块的设计与仿真,最后用MATLAB代码编写了整个OFDM基带系统仿真平台,设置好仿真参数,对该基带系统的性能进行分析,最终得到误码率(BER)与信噪比(SNR)的关系图。
内容安排如下:
第一部分主要介绍了课题研究的背景及意义,课题的发展历程现状和前景及本文研究的主要工作简单介绍。
第二部分主要介绍了OFDM基带系统的相关原理及基本实现思想,并通过与单载波系统和FDM传输系统的对比进行该技术优缺点分析。
第三部分主要介绍OFDM接受系统各模块的设计及原理介绍,采用的16QAM调制方式,IFFT变换,去CP,串并/并串变换。
最终建立了一个OFDM接收系统。
第四部分为全文的重点,先是对MATLAB软件的一些相关知识进行介绍,再借此软件通过MATLAB语言,设置相应的参数及待接收解调的OFDM符号,对OFDM接收系统进行计算机基带仿真,并对结果进行分析。
主要为了通过改变OFDM符号的信噪比(SNR),得到仿真的接收系统的不同的误比特率(BER),并作出二者的关系图。
第五部分是对全文进行了概括性总结,重申了该论文得出的结论,并对以该论文为基础今后OFDM的研究方向进行了展望。
2 OFDM基带系统的原理
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 MATLAB OFDM 接收 系统 设计 仿真