通信实验

课程名称：《通信原理》

成 绩： 实验项目名称：OFDM调制解调实验 实验时间：

指导教师（签名）： 班级：电信 姓名： 学号：

实 验 目 的:

1. 掌握利用Matlab进行仿真的方法； 2. 掌握OFDM调制解调的基本原理。 实 验 环 境:

电脑，Matlab软件。 实 验 原 理：

1.调制原理

正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM的基本思想是把数据流串并变换为N路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N，即符号周期扩大为原来的N倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM就把一个宽带频率选择性信道划分成N个窄带平坦衰落信道，从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。OFDM是一种子载波相互混叠的MCM，因此它除了具有上述毗M的优势外，还具有更高的频谱利用率。OFDM选择时域相互正交的子载波，创门虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端被分离出来。

如图：

2. OFDM信号的解调

上述描述的OFDM系统的实现需要大量的正弦波发生器、滤波器、调制器

和相干解调器，因此所需的设备比较复杂。we1nstein和Ebert提出了采用离散傅立叶变换(DFT)来实现多载波调制。随着数字信号处理技术的发展，可以采用快速傅立叶变换(FFT)技术实现，大大降低了OFDM技术实现的复杂程度，使得OFDM技术越来越广泛的应用在各种移动通信系统中。

为了叙述的简洁，忽略矩形函数，并令

ts0,对信号st以TsT/N的速率进行采样，

即令tnT/N(n0,1,...,N1)可以得到：

snsnT/Ndkexpj2nk/N 0nN1k0N1

可以看到

sn等效为dk进行IDFT运算。同样在接收端，为了恢复出原始的数据符

dk,可以对sn进行DFT变换，得到:

dksnexp(j2nk/N) 0kN1n0N1

根据上述分析可以看出，OFDM系统的调制和解调可以分别由IDFT/DPT来代替。通过N点IDFT运算，把频域数据符号

dk变换为时域数据符号sn，经过

sn都

射频载波调制之后，发送到无线信道中。其中每一个IDFT输出的数据符号加信号进行抽样得到的。

是由所有子载波信号经过叠加而生成的，即对连续的多个经过调制的子载波的叠

在OFDM系统的实际应用中，可以采用更加方便快捷的快速傅立叶变换

2N (FFT/IFFT)。N点工DFT运算需要实施次的复数乘法(为了方便，只比较复

数乘法的运算量)，而IFFT可以显著地降低运算的复杂度。对于常用的基2IFFT 算法来说，其复数乘法的次数仅为

N/21og2N，而且随着子载波个数N的增加，这种算法复

杂度之间的差距也越明显。对于子载波数量非常大的OFDM系统来说，可以进一步采用基4IFFT算法来实施付立叶变换，其复数乘法或者相位旋转的数量仅为

3/8N(10g2N-2)。

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地反映连续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数/模转换器(A/D)时，就有可能导致生成伪信号，这是系统中所不能允许的。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，即当采样值被还原之后，信号中将不再含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在添加一些采样点，构成PN(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的方法来实现，即在原始的N个输入值的后面添加(P-1)N个零。

实 验 步 骤：

实 验 内 容 及 结 果：

1.仿真过程：根据OFDM系统框图，首先由信源产生随机0,1序列，然后经过QPSK调制后进行串并转换，再对串并转换后的序列进行IFFT变换得到时域信号，添加循环前缀后通过瑞丽信道，对得到的信号在进行去循环前缀，FFT变换，QPSK解调，并串转换后得到接收的信息序列，再将其与发送序列比较后，的到最后的误码率。 2.仿真条件：OFDM系统子载波数为，发送的符号数为10^3个，循环前缀cp=16，信道为瑞丽信道，瑞利阶数为10，调制方式为QPSK。 3.仿真结果：

实 验 分 析：

从OFDM系统的原理和仿真过程可以看出，OFDM系统频带利用率高，因为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。同时高速数据流通过串并转换，能使得每个子载波上的信号时间比相应同速率的单载波系统上的信号时间长，采用循环前缀的方法，有效减少了ISI。

但是OFDM系统对频偏和相位噪声敏感，因为OFDM区分各个子载波的方法是利用各个子载波之间的正交性，而频偏和相位噪声使正交性恶化，所以会产生ICI。

OFDM技术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。

实 验 心 得：

通过这次实验让我加深了对OFDM调制解调过程的了解，也花了一点时间去学习和理解OFDM相关知识，查阅了相关资料。这个仿真实验结果与网上的相关信息联系起来，进一步加深了对OFDM的理解。我也深切的感受到数字通信的强大，但学好它也是不容易的，相对于我们来说确实太抽象，有点枯燥，难于与实际联系。但我相信，我们会努力的去学好它，运用它。

同时，对于matlab也有了全新的认识，数字通信，信号处理都离不开它，它确实是太强大了。对于我们专业来说，学好它也是很有必要的，也要花点时间进一步去学习它。