一、課題綜述及研究意義

當(dāng)前，隨著Internet商用化所帶動(dòng)的視頻、音頻及數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們對無線通信寄予了更高的希望。無線移動(dòng)通信作為通信行業(yè)的新興領(lǐng)域正在進(jìn)行著日新月異的發(fā)展，尋求一種大容量、高速率的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為無線通信發(fā)展的必需和必然。為此，在過去的10多年中，向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的全球性浪潮，使相關(guān)專家參與了新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作。然而，信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，當(dāng)新一代技術(shù)推出市場不久，更新的技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)。在我們期待3G系統(tǒng)帶來優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時(shí)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）的最新技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室悄然進(jìn)行當(dāng)中。第四代移動(dòng)通信技術(shù)主要以正交頻分技術(shù)（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）為核心技術(shù)，它的主要思想是將高速的數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換為N路低速數(shù)據(jù)流，再將這些低速數(shù)據(jù)流用相互正交的N路子載波調(diào)制，最后將調(diào)制好的N路信號(hào)相加得到傳輸信號(hào)。

OFDM技術(shù)具有頻帶利用率高、傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)、抗多經(jīng)衰落能力強(qiáng)等優(yōu)勢。雖然OFDM系統(tǒng)有很多特有的優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，使得該系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)。一是高峰均功率比給信號(hào)帶來畸變，使疊加信號(hào)的頻譜發(fā)生變化，從而導(dǎo)致各個(gè)子信道之間的正交性遭到破壞。二是OFDM系統(tǒng)對定時(shí)和頻率偏移敏感。如今雖然該技術(shù)能夠基本滿足人們當(dāng)下對無線通信的要求，但它具有的缺點(diǎn)會(huì)在不久的將來給人們的通信帶來一定的困擾。所以該技術(shù)值得我們進(jìn)一步的去深究，不斷的改善它的性能，從而提高通信的性能。

本文主要研究的內(nèi)容是掌握OFDM基本原理，建立OFDM通信系統(tǒng)模型，并且用Simulink工具箱對其實(shí)現(xiàn)仿真。

二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線

研究方法：對OFDM通信技術(shù)的研究,主要采取的方法是：

第一，研究該技術(shù)的基本思想和基本原理；

第二，對該通信技術(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，找到最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方法；

第三，了解該系統(tǒng)的一些關(guān)鍵性的技術(shù)以及該技術(shù)所具有的優(yōu)缺點(diǎn)；

第四，建立仿真模型；

第五，用Simulink對模型進(jìn)行仿真；

技術(shù)路線：本論文主要闡述了OFDM技術(shù)的主要思想和原理，并利用Simulink對其實(shí)現(xiàn)仿真。

三、主要參考文獻(xiàn)

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二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作實(shí)施計(jì)劃

（一）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果

理論分析：

OFDM是由MC技術(shù)和FDM相結(jié)合而成，是一種特殊的MCM技術(shù)。它的主要思想是將高速的數(shù)據(jù)流劃分成多個(gè)低速數(shù)據(jù)流，經(jīng)過串并變換，從而得到多路低速并行數(shù)據(jù)流，然后用這些數(shù)據(jù)流去調(diào)制多路正交子載波，最終將調(diào)制好的信號(hào)相加得到傳輸信號(hào)。在OFDM系統(tǒng)中，用于調(diào)制的子載波都相互正交，從而大大的減少了頻譜的使用，提高了頻譜利用率。在頻譜資源如此緊張的今天，此技術(shù)具有重大的意義。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，OFDM技術(shù)不僅具有較高的頻譜利用率，而且它能夠有效的減少符號(hào)間干擾（ISI）和信道間干擾（ICI）、對抗信道的快衰落。如今，OFDM技術(shù)已成為第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)，它不僅具有良好的性能，而且具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，種種優(yōu)勢給人們的生活帶來了更多的便捷。

OFDM系統(tǒng)發(fā)送端的原理：將高速傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流送入發(fā)送器，該高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的速率為R碼字/ 秒。先將數(shù)據(jù)流送入串行—并行轉(zhuǎn)換器中，讓數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成M路子數(shù)據(jù)流，在M路子數(shù)據(jù)流中，任何一條數(shù)據(jù)流的速率為R/M碼字/秒。隨后，這些M路數(shù)據(jù)流被輸入到一個(gè)IFFT模塊，從而可以將這M路數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理即調(diào)制，目的主要是改變數(shù)據(jù)的類型。最后將這些轉(zhuǎn)換好的信號(hào)合成并可以作為傳輸信號(hào)。

OFDM系統(tǒng)接收端的原理：與發(fā)送端恰恰相反，接收端將接收到的時(shí)域信號(hào)用快速傅立葉變換轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)。再將這些信號(hào)通過一個(gè)并行—串行轉(zhuǎn)換器，這樣就可以得到原始的數(shù)據(jù)，從而完成數(shù)據(jù)的傳輸。

從OFDM的原理的闡述中可以了解到：OFDM系統(tǒng)的主要思想就是將高速傳輸?shù)牟⑿袛?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化成多路低速傳輸?shù)牟⑿袛?shù)據(jù)流，之后對每路數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)調(diào)制，用于調(diào)制的子載波需要相互正交。

OFDM系統(tǒng)存在的一些不足：

（1）噪聲干擾和頻偏對系統(tǒng)性能影響很大

OFDM系統(tǒng)中串并轉(zhuǎn)換器和振蕩器都會(huì)引起噪聲干擾和頻偏，這些影響將會(huì)破壞子信道間的正交特性。有研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)僅出現(xiàn)百分之一的頻偏將導(dǎo)致信噪比下降三十。由此可見，這些問題都會(huì)對系統(tǒng)影響很大。

（2）會(huì)產(chǎn)生較大的峰值和均值功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)

OFDM系統(tǒng)是將傳輸數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化成多條數(shù)據(jù)流，將多條數(shù)據(jù)流用串并轉(zhuǎn)換模塊處理，之后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，最后將這些調(diào)制好的信號(hào)進(jìn)行合成處理，在合成的過程中也許就會(huì)出現(xiàn)比正常情況大的峰值功率，由此PAPR則會(huì)增大，PAPR的過大對系統(tǒng)的放大器模塊提出了更高的要求。

現(xiàn)如今，這些問題相繼得到了解決，OFDM技術(shù)越來越完善，解決了人們對通信領(lǐng)域的許多需求，相信該技術(shù)在不久的將來，會(huì)給人們的通信帶來各種各樣的業(yè)務(wù)。

軟件要求： www.628tf.com

通信仿真具備三個(gè)步驟，其中包括建立模型圖、Simulink仿真以及結(jié)果數(shù)據(jù)處理，可以看到該流程是一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過程，因此這三個(gè)階段也許要不斷的運(yùn)行很多次才可以得到理想的仿真數(shù)據(jù)。仿真建模是用于對現(xiàn)實(shí)中的系統(tǒng)進(jìn)行模擬，在模擬的過程中，可能會(huì)忽略許多細(xì)節(jié)方面的問題，因此在建立模型之前要考慮好系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可行性。仿真實(shí)驗(yàn)就是對模型建好的系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的測試，在仿真過程中，需要不斷的去改變系統(tǒng)的參數(shù)，并觀察不同參數(shù)給系統(tǒng)帶來的不同反映。仿真分析是在仿真實(shí)驗(yàn)之后對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，對數(shù)據(jù)使用平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等方式處理。仿真分析并不是仿真結(jié)束的標(biāo)志，如果經(jīng)過各種處理的數(shù)據(jù)并沒有得到滿意的結(jié)果，那么則需要對模擬系統(tǒng)進(jìn)行部分修改，之后再重復(fù)三個(gè)步驟。

OFDM系統(tǒng)框圖包含了許多模塊，并且對系統(tǒng)的干擾做出了一些解決措施，比如在數(shù)據(jù)中插入導(dǎo)頻、加入循環(huán)前綴等等。當(dāng)數(shù)據(jù)從發(fā)送端輸入以后，要經(jīng)過的流程是：信道的編碼和交織、串并轉(zhuǎn)換、離散的反傅立葉變換、加循環(huán)前綴等。在接收端，只需實(shí)現(xiàn)發(fā)送端做的一系列措施的反變換就可以得到原始數(shù)據(jù)。在仿真的之后，需要對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，從系統(tǒng)的誤碼率仿真圖中，可以清晰看出：隨著的逐漸增大，信號(hào)的誤碼率在不斷的減小。所以為了保證系統(tǒng)的性能，要將的值變大，從而使誤碼率降至最低。