OFDM用matlab的模拟仿真.doc

黄山学院本科毕业论文本科生毕业论文（设计）基于MATLAB的OFDM系统仿真设计 姓 名： 张海超 指导教师： 刘 琦 院 系： 信息工程学院 专 业： 电子信息工程 提交日期： 30目 录中文摘要4外文摘要5引言61绪论61.1 OFDM的发展及应用71.1.1 OFDM的发展71.1.2 OFDM的应用72OFDM 原理82.1 无线信道衰落的特征及模型82.1.1 无线信道衰落特征82.1.2 小尺度衰落分析92.2 OFDM系统的调制与解调112.2.1 OFDM系统的调制与解调原理112.2.2 OFDM系统中的FFT/IFFT132.2.3 OFDM系统中的保护间隔（GI）和循环前缀（CP）及其作用142.3 OFDM系统组成152.4 OFDM系统的特点162.4.1 OFDM系统的优势162.4.2 OFDM系统的缺陷173MATLAB仿真183.1 MATLAB简介183.2 OFDM系统仿真设计183.2.1调制与解调193.2.2 不同信道环境下的系统仿真实现213.2.3 系统不同实现方式的仿真实现233.3仿真结果分析243.3.1 不同信道环境下的误码特性243.3.2 不同系统实现方式下的误码特性29结束语30参考文献30致谢31基于MATLAB的OFDM系统仿真设计张海超指导老师：刘琦 （黄山学院信息工程学院，黄山，安徽 245021）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OFDM技术具有抗多径时延、抗信道衰落、频谱利用率高和硬件实现相对简单的特点，近年来获得了广泛的应用，并且有望成为4G的核心技术。同时，由于无线信道具有复杂、多变的特点，为了获得OFDM系统的最佳性能，对实际OFDM系统的设计起到帮助、指导作用，对该系统进行仿真模拟显得尤为重要。本文简述了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，在各种信道情况下分别完成了对OFDM调制解调的仿真工作工作。结果表明:OFDM技术可以大大降低系统的误码率;具有很强的抗干扰能力;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。关键词：正交频分复用; 仿真; MATLAB第一段再精简一些.第三段OFDM的优点叙述详细些，抗多径衰落能力等等。英文翻译不要完全依赖翻译软件，多用被动态。这个版本后面有些公式内容我看不到,另外有些图形也有点混乱Simulation of OFDM system based on MATLABDirector：Zhang Haichao Associate Director：Liu Qi（Huangshan College of Information Engineering, Haungshan, Anhui, China, 245021）Abstract：In the wireless channel, reliable, high-speed data transfer goals and requirements of wireless communications, and OFDM technology has anti-multipath delay, fading resistant, high spectrum efficiency and the characteristics of relatively simple hardware implementation, in recent years gained wide application, and is expected to become the core technology of 4G. Meanwhile, the wireless channel has a complex and changing characteristics, in order to obtain the best performance of OFDM system, OFDM system design of the actual play to help, guide, simulation of the system is very important. This paper describes the development and application of OFDM technology, analyzes the advantages and disadvantages of OFDM system is introduced, and the principle of OFDM modulation and demodulation of the model, and as the theoretical basis of system simulation. Based on the above work, we use the simulation software MATLAB OFDM system is simulated, under various channel conditions were completed under the OFDM modulation and demodulation of the simulation work work. The results showed that: OFDM technology can greatly reduce the bit error rate; has a strong anti-interference ability; simulations not only confirmed the results of our theoretical analysis, and can effectively eliminate the actual system design and implementation of potential inadequate, is designed an effective complement to the actual system, and has some practical value.Key Words：OFDM;SIMULATION; MATLAB引 言计算机技术、Intemet网络的发展与普及改变了人类生活方式，这是人类科技的一次革命性的进步。随着人们对信息量的需求越来越多，无线移动通信进入了一个快速发展时期，从第一代的模拟通信到第二代的数字通信，再到第三代的宽带通信，现在提出的4G宽带多媒体系统，都是在向移动通信界提出的个人通信的目标发展：任何人在任何地点任何时间和世界上任何人进行任何形式的通信。进入21世纪以来，世界和国内移动通信有着更快速的发展，特别是无线通信网络和Intemet的结合，使网络资源发挥了更大的作用，更加促进了Intemet的发展和无线移动网络的完善，人们的生活方式更加便捷和多样化，世界发展更快、更加精彩、更加辉煌。无线移动通信技术迎来了又一次伟大的变革。当然，科技的进步对无线移动通信的业务从语音、数据、图像、服务质量和传输速率的要求也是越来越高，宽带化己成为当今通信技术领域的主要发展方向。但在数字移动通信中，移动信道存在频率选择性衰落、快衰落和慢衰落，以及各种噪声的干扰和多径传播下的码间串扰等问题，这些问题都会严重影响数字通信系统的性能和质量。为了克服上述缺陷，提高系统的性能，大多数数字移动通信系统都采用了对幅度抖动不敏感的频移键控(FsK)和带高斯滤波器的频移键控(GMSK)等调制方式，并采用了降低码率及自适应反馈均衡等措施。但上述调制的信道利用率不是很高，所以随着频率资源的日趋紧张，又出现了多种新的高效的调制方式。其中正交频分复用(OFDM-orthogonal Frequeney DivisionMultiPlexing)就是一种能够有效地对抗多径传播，使受到干扰的信号能够可靠地接收的调制方式。OFDM基本原理就是将传送的高速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。每个子信道中的符号周期会相对增加，使得符号周期比多径时延长，这样可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。另外，OFDM由于充分利用了信号的时频正交性允许N个子信道频谱有1/2重叠，使频谱利用率相对于单载波串行系统提高近一倍，同时它可以用数字信号处理（DSP）技术-快速傅里叶变换(FFT)来实现，而无需梳状滤波器组，实现简便易行。随着信息量的增大，MIMO- OFDM技术成为移动通信界的热点，而MIMO(Multiple-Input Multiple-output)技术由于能够在空间中产生独立的并行信道，同时传输多路数据流，从而有效地提高了系统的数据传输速率，极大提高了系统的频谱效率。因此，将OFDM和MIMO两种技术相结合，一是可以实现很高的传输速率，二是可以通过分集实现很强的可靠性，充分利用时间、频率和空间三种分集技术，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增加。MIMO-OFDM技术己成为未来宽带无线通信的发展趋势。1 绪论1.1 OFOM的发展及应用 1.1.1 OFDM的发展 上个世纪70年代，韦斯坦（Weistein）和艾伯特（Ebert）等人应用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶方法（FFT）研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。OFDM是正交频分复用的英文缩写。正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案。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送的难题。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。但是应用OFDM系统仍然需要大量繁杂的数字信号处理过程，而当时还缺乏数字处理功能强大的元器件，因此OFDM技术迟迟没有得到迅速发展。 近些年来，集成数字电路和数字信号处理器件的迅猛发展，以及对无线通信高速率要求的日趋迫切，OFDM技术再次受到了重视。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，用于抵制冲激噪声和多径失真，而能充分利用带宽。这项技术最初主要用于军事通信系统。但在以后相当长的一段时间，OFDM理论迈向实践的脚步放缓了。由于OFDM各个子载波之间相互正交，采用FFT实现这种调制，但在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素部成为OFDM技术实现的制约条件。在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困难也都得到了解决，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。 1.2.2 OFDM的应用OFDM在各个领域中得到广泛应用，主要的应用有：无线局域网及城域网，数字视音频广播，第四代移动通信。（1）OFDM在无线局域网及城域网中的应用近年来, 随着互联网的发展和个人移动电子设备的日益普及, 人们希望自己的电脑或其它电子设备能够随时以较高的数据传输率接入互联网,在这个大背景下,无线局域网和城域网的应用需求日益增加。因此, 如何使用户在复杂的传输环境下获得可靠且高速的数据传输就成了不同标准竞争的焦点。OFDM技术凭借其优势在无线局域网和城域网领域发挥着越来越重要的作用。目前IEEE 802.11a和IEEE 802.11g等无线局域网标准和IEEE 802.16e 无线城域网标准均采用OFDM技术作为其物理层技术。现在的趋势是越来越多的无线网络标准倾向于采OFDM技术。（2）OFDM在数字视音频广播中的应用在上个世纪的80年代末期,OFDM技术就已经被应用到了DAB 数字音频广播中,随后OFDM又在数字视频广播中得到广泛的应用。目前较有影响力地面数字电视标准是: 以美国为代表的ATSC 数字电视标准、以欧洲为中心的DVB-T标准、日本的I S D B 方案以及由我国清华大学提出的D M B - T 标准。以上四种方案中只有A T S C没有采用O F D M 技术。不难看出, O F D M 技术在数字广播中得到了非常广泛的应用。（3）OFDM在第四代移动通信系统中的应用目前第3代(3G)移动通信系统正搞得如火如荼。我国三大电信运营商均获得了3G运营牌照,新一轮的电信大战已经打响,但这只是国内的公司与公司之间的竞争。就在人们热衷于讨论3G的时候, 很多国家已经开始投入大量的人力物力对下一代(4G)移动通信系统进行研究。不同的是,这场竞争的主角是国家与国家, 各国都努力争取在下一代移动通信领域获得主动权。下一代移动通信系统对数据传输性能的要求是在静止时达20Mbps以上,高速运动时2Mbps以上, 要在无线通信环境中和频谱资源有限的情况下取得如此高的通信质量没有OFDM的支持是很难的, 这就需要OFDM技术来支撑。如果说3G 的核心技术是CDMA(Code Division Multiple Access, 码分多址) 技术的话,那4G的核心技术无疑就是OFDM技术了。目前对4G 的认识中都包含了采用OFDM技术这一点。我国东南大学的移动通信国家重点实验室就做了大量关于OFDM 技术的研究。2 OFDM 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播时，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(Large-Scale Effects)和小尺度效应(small-Scale Effects)从统计特性上来加以分别讨论。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，这些影响包括视距(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 effect)。(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)，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 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(rms)，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 因此，瑞利分布的均值为均方根值为 方差为 （2.5） 其中值由式解出。 若用中值表示概率分布函数则有 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，即(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 相位分布可表示为 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 OFDM系统的调制与解调 2.2.1 OFDM系统的调制与解调原理 正交频分复用是在频分复用(FDM)的原理基础上，子载波集采用两两正交的正弦或余弦函数集，满足式(2.12) 假设在一个周期0,T内传输的N个符号为d(0)，d(l)，d(2)，d(N-l)，d(n)为复数，此复数序列经过串并变换器后调制N个子载波，进行频分复用。一个OFDM符号包括多个经过调制的子载波的合成信号，其中每个子载波都受到相移键控(PSK)或者正交幅度调制(QAM)符号的调制。由图2.1知: 上式中，为系统的发射载频，为子载波间的最小间隔，一般取，其中T为OFDM符号周期为经过数据编码器的符号周期。 IDFT输入比特 输出 求和S/P变换数据编码器图2.1OFDM系统发送端的调制部分在接收端，输入信号分成N个支路，分别用N个子载波混频和积分，恢复出N个子信号，再经过并串变换和常规QAM(或QPSK)解调就可以恢复出数据。由于子载波的正交性，混频和积分电路可以有效的分离各个子信道，如下式所示: 2.2.2 OFDM系统中的FFT/IFFT 对图2.1中的输出S(t)在t=m，进行离散化得到将这些分量在t时间内进行低通滤波，即进行D/A变换，则又可以恢复原来的模拟信号S(t)。将带入离散化的上式得到而大括号内正是序列的离散傅立叶反变换IDFT。可见，图2.1的框内部分可用IDFT来实现，取IDFT输出的实部，再经D/A变换和重建(平滑)滤波又可恢复成原来的模拟信号S(t)，经上变频即可送入信道进行传输。由于只传送IDFT输出的实部，在接收端(下变频之后)则须以的时间间隔进行采样，并进行2N点DFT才能恢复出原来的数据。同理，在接收端如图2.2所示，框内部分也可以用DFT模块来代替。 DFT输入 输出分积P/S变换积分数据解码器积分积分 图2.2系统接收端的解调部分由于DFT/IDFT有快速算法FFT/IFFT (如果可补零)，从而图2.1、图2.2中的虚线框中部分可分别用IFFT，FFT实现。在实际应用中，对一个OFDM符号进行N次采样，或者N点IFFT运算所得到的N个输出样值往往不能真正反映连续OFDM符号的变化特性，其原因在于：由于没有使用过采样，当这些样值点被送到模/数转换器(A/D)时，就有可能导致生成伪信号(aliasing)，这是系统所不能允许的。这种伪信号的表现就是，当以低于信号中最高频率两倍的频率进行采样时，即当采样值被还原后，信号中将不再有原有信号中的高频成分，呈现出虚假的低频信号。因此针对这种伪信号现象，一般都需要对OFDM符号进行过采样，即在原有的采样点之间再添加一些采样点，构成 (p为整数) 个采样值。这种过采样的实施也可以通过利用IFFT/FFT方法来实现，实施IFFT运算时，需要在原始的N 个输入值的中间添加 (p-l)N 个零，然后进行点的IFFT，而实施FFT运算时，需要在原始的N 个输入值后面添加 (p-1)N 个零，然后进行点的FFT。特别地，针对PAPR问题，由于最后送到放大器中的应该是经过D/A变换的连续信号，因此过采样更加有助于收集到较大的峰值功率，从而可以更加准确地衡量OFDM系统内的PAPR特性。 2.2.3 OFDM系统中的保护间隔（GI）和循环前缀（CP）及其作用 为了最大限度地消除符号间干扰(ISI，Inter Symbol Interference)可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔GI(Guard Interval)，为了消除多径传播的影响产生的载波间干扰(ICI，Inter Channel Interference)，即子载波间的正交性遭到破坏，需要在每个OFDM符号间插入循环前缀CP(Cyclic Prefix)，一般保护间隔就是循环前缀，而且循环前缀长度T，一般要大于信道最大时延扩展，从而使得相邻符号间不会造成串扰，不会破坏子载波间的正交性，降低误码率。 一般，循环前缀的选择是将OFDM符号尾部的一部分复制后放到前部，即将符号周期由T增加至，T是保护间隔，也就是循环前缀。本文中也是这样选取的。 保护间隔长度T对OFDM系统的影响非常大，为了消除信道时延扩展的影响，保护间隔的长度要足够长。保护间隔的引入会带来功率和信息速率的损失，其中功率损失可以定义为：当保护间隔占到20% 时，功率损失不到1dB，信息速率的损失高达20%，但是插入保护间隔可以消除ISI和ICI的影响，因此这样的代价对OFDM系统而言是值得的。 2.3 OFDM系统组成 OFDM系统实现如图2.3所示。在发送端，首先对二进制数据进行编码和交织，这样可以克服随机噪声和突发噪声的影响，然后进行PSK或者QAM调制，再进行串并(S/P)变换，将一路信号分成N路，通过N点的IFFT处理把数据调制到多个相互正交的子载波上并行发送，经过并串(P/S)变换得到IFFT调制后，得到的N个样点值组成的OFDM符号，然后把OFDM符号的最后个样点复制，添加到最前面作为一个循环前缀，用于抑制由多径衰落引起的符号间干扰(ISI)，然后进行数模(D/A)转换得到要发送的信号，最后经过上变频后发送出去。 二进制数据比特 频域 时域 噪声二进制数据比特上变频S/P变换IFFT变换P/S变 换加CPD/A信道下变频信道解码P/S变换信道均衡FFT变换S/P变换去CPA/D 图2.3OFDM系统框图 在接收端的过程与发送端相反，对通过信道接收到的射频信号进行下变频，然后进行模数(A/D)转换得到离散的样点，找到OFDM符号的起始位置，除去循环前缀部分，对余下的OFDM信号作N点FFT变换，信道均衡，然后进行并/串变换（P/S），PSK或者QAM的解调，解交织后得到信源所发送的二进制比特数据。2.4 OFDM系统的特点 2.4.1 OFDM系统的优势（1）在窄带带宽下也能够发出大量的数据。 OFDM技术能同时分开至少1000个数字信号，而且在干扰的信号周围可以安全运行的能力将直接威胁到目前市场上已经开始流行的CDMA技术的进一步发展壮大的态势，正是由于具有了这种特殊的信号“穿透能力”使得OFDM技术深受欧洲通信营运商以及手机生产商的喜爱和欢迎，例如加利福尼亚Cisco系统公司、纽约Flarion工学院以及朗讯工学院等开始使用，在加拿大Wi-LAN工学院也开始使用这项技术。（2）OFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化。由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，所以OFDM能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信。（3）该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信。 （4）OFDM技术特别适合使用在高层建筑、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区。高速的数据传播及数字语音广播都希望降低多径效应对信号的影响。（5）可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受损害，因此系统总的误码率性能要好得多。（6）通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集，如果衰落不是特别严重，就没有必要再加时域均衡器。通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高。（7）OFDM技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。（8）信道利用率很高，这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要。 表现在实际应用中，COFDM有以下独具的优势：（1）抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声（Impulse Noise）和信道快衰落的抵抗力更强。同时，通过子载波的联合编码，达到了子信道间的频率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特别严重，就没有必要再添加时域均衡器。（2）频率利用率高。 OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。（3）适合高速数据传输。OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。再有，OFDM加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此，OFDM技术非常适合高速数据传输。（4）抗码间干扰（ISI）能力强。码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。2.4.2 OFDM系统的缺陷（1）对频偏和相位噪声比较敏感。OFDM技术区分各个子信道的方法是利用各个子载波之间严格的正交性。频偏和相位噪声会使各个子载波之间的正交特性恶化，仅仅1的频偏就会使信噪比下降30dB。因此，OFDM系统对频偏和相位噪声比较敏感。（2）功率峰值与均值比（PAPR）大，导致射频放大器的功率效率较低。与单载波系统相比，由于OFDM信号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号就有可能产生比较大的峰值功率，也就会带来较大的峰值均值功率比，简称峰均值比。对于包含N个子信道的OFDM系统来说，当N个子信道都以相同的相位求和时，所得到的峰值功率就是均值功率的N倍。当然这是一种非常极端的情况，通常OFDM系统内的峰均值不会达到这样高的程度。高峰均值比会增大对射频放大器的要求，导致射频信号放大器的功率效率降低。（3）负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度。 负载算法和自适应调制技术的使用会增加发射机和接收机的复杂度，并且当终端移动速度很高时，自适应调制技术就不是很适合了。3 MATLAB仿真 3.1 MATLAB简介 在科学研究和工程应用中，往往要进行大量的数学计算，如矩阵运算，这些运算一般来说难以用手工精确和快捷地进行，而要借助计算机编制相应的程序做近似计算，这不仅需要对有关算法有深刻的了解，还需要熟练地掌握所用语言(用Basic、Fortran和C+等)的语法及编程技巧。对多数科学工作者而言，同时具备这两方面技能有一定困难。通常，编制程序也是繁杂的，不仅消耗人力与物力，而且影响工作进程和效率。为克服上述困难，美国Mathwork公司推出了“Matrix Laboratory”，(缩写为MATLAB)软件包，具有强大的工程计算能力，是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其工具箱中包括：数值分析、矩阵运算、通信、数字信号处理、建模和系统控制等应用工具程序，并集应用程序和图形于一体，便于应用到集成环境中。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，具有高效方便的矩阵和数组运算和方便的绘图功能，特别适合系统仿真和设计的工作。 3.2 OFDM系统仿真设计在仿真中，我依据OFDM系统的收发框图（图23），设计了在不同信道环境下，即信道中仅有高斯白噪声干扰与信道中同时存在高斯白噪声和多径干扰情况下OFDM系统的误码特性。同时设计了系统在不同实现方式下，即系统有保护间隔与系统无保护间隔时的误码特性，并进一步分析了保护间隔与循环编码对系统误码特性的性能的影响。下面结合程序加以注释并说明系统如何实现：3.2.1调制与解调 在系统设计中，依据OFDM系统的收发框图（图23），设计了在不同信道环境下，即信道中仅有高斯白噪声干扰与信道中同时存在高斯白噪声和多径干扰情况下OFDM系统的误码特性。同时设计了系统在不同实现方式下，即系统有保护间隔与系统无保护间隔时的误码特性，并进一步分析了保护间隔与循环编码对系统误码特性的性能的影响。下面结合程序的关键部分加以注释并说明系统如何实现：(1) 以下是用仿真所使用的调制方式（QPSK）来分析调制的原理。function mod_out=modulation(mod_in,mod_mode)% Function discription:%根据输入的调制方式，对输入序列MOD_IN进行调制，分别采用BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM，完成对星座图的映射，输出为Y.转化的方法为：先写出十进制情况下从0 到N-1（N为星座图的点数）所对应的星座坐标；再将输入的二进制序列转化为相应的十进制，以查表的方法查出对应点的复数坐标，即为调制映射后的结果。%