南华大学电气工程学院《通信原理课程设计》设计题目： OFDM调制解调系统的设计专业：电子信息工程学生姓名: 谭晓倩学号: *********** 起迄日期: 2014年5月24日—2014年6月6日****:**系主任：陈忠泽《通信原理课程设计》任务书III2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：用Matlab等编程语言实现时，写出详细的注释，并画出各种信号的时域频域波形。
设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字3500~5000字。
仿真设计类要求有仿真流程图、调试时的电脑屏幕截图；实物设计类要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。
3．主要参考文献：[1] 樊昌信.通信原理（第6版）[M].北京:电子工业出版社,2012,12.[2] 樊昌信,曹丽娜.通信原理教程(第3版)[M].北京:国防工业出版社,2006,9.[3] 刘学勇.详解MA TLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京:电子工业出版社,2011,11.[4] 张水英,徐伟强.通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京:人民邮电出版社,2012,9.[5] 赵鸿图,茅艳.通信原理MATLAB仿真教程[M].北京:人民邮电出版社,2010,11.[6] 赵静,张瑾.基于MA TLAB的通信系统仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010,1.[7] 黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析(修订版)[M].北京:电子工业出版社,2011, 6.4．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容2014.5.24～2014.5.27查阅资料，系统方案设计2014.5.28～2014.6.1 用编程语言、或者仿真软件进行设计2014.6.2～2014.6.4 程序、软件、实物的调试，排除故障，分析实验结果2014.6.5 ～2014.6.6 分析总结，整理设计报告主指导教师李圣日期： 2014 年 5 月 20日IV附件二：《通信原理课程设计》设计说明书格式一、纸张和页面要求A4纸打印；页边距要求如下：页边距上下各为2.5 厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。
二、说明书装订页码顺序(1)任务书 (2)论文正文：包括中英文摘要、目录、绪论、方案设计、硬软件设计调试（仿真过程设计及调试）、分析结论 (3)参考文献（5篇以上），(4)附录三、课程设计说明书撰写格式见范例设计任务及指标(黑体四号)☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号)1☆☆☆☆(黑体四号)正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)1.1（空一格）☆☆☆☆☆☆(黑体小四号)正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)1.2 ☆☆☆☆☆☆、☆☆☆正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)2 ☆☆☆☆☆☆ (黑体四号)正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)2.1 ☆☆☆☆、☆☆☆☆☆☆，☆☆☆(黑体小四号)正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)2.1.1☆☆☆，☆☆☆☆☆，☆☆☆☆ (楷体小四号)正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)（1）……①……V5结论(黑体四号)☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号)图1. 工作波形示意图(图题，居中，宋体五号)参考文献(黑体四号、顶格)参考文献要另起一页，一律放在正文后，不得放在各章之后。
只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料，作者只写到第三位，余者写“等”，英文作者超过3人写“et al”。
几种主要参考文献著录表的格式为：⑴专(译)著：[序号]著者.书名（译者）[M].出版地：出版者，出版年：起~止页码.⑵期刊：[序号]著者.篇名[J].刊名，年，卷号（期号）：起~止页码.⑶论文集：[序号]著者.篇名[A]编者.论文集名[C] .出版地：出版者，出版者. 出版年：起~止页码.⑷学位论文：[序号]著者.题名[D] .保存地：保存单位，授予年.⑸专利文献：专利所有者.专利题名[P] .专利国别：专利号，出版日期.⑹标准文献：[序号]标准代号标准顺序号—发布年，标准名称[S] .⑺报纸：责任者.文献题名[N].报纸名，年—月—日（版次）.附录（居中,黑体四号）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（首行缩进两个字，宋体小四号。
另起一页。
附录的有无根据说明书（设计）情况而定，内容一般包括正文内不便列出的冗长公式推导、符号说明（含缩写）、计算机程序、整体原理图、印制电路板图等。
)VI摘要正交频分复用（OFDM）是一种多载波宽带数字调制技术。
相比一般的数字通信系统，它具有频带利用率高和抗多径干扰能力强等优点，因而适合于高速率的无线通信系统。
正交频分复用OFDM是第四代移动通信的核心技术。
论文首先简要介绍了OFDM基本原理。
在给出OFDM系统模型的基础上，用MATLAB语言实现了整个系统的计算机设计仿真并给出了程序，并对结果做出了分析关键词：OFDM，基本原理，MatlabVIIVIII目录1. OFDM基本原理 (1)2. 原理框图设计 (1)2.1框图模块分析 (2)2.1.1总设计分析 (2)2.1.2各个模块分析 (2)3. 小结 (5)3.1实验仿真结果 (5)3.2误码率的计算 (8)3.3心得体会 (8)参考文献 (9)附录 (10)（1）16QAM的调制函数 (10)（2）16QAM的解调函数 (10)（3）加窗函数 (11)（4）OFDM主程序 (11)IXX1.OFDM基本原理正交频分复用的基本原理可以概述如下：把一路高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干子信道中进行传输。
在频域内将信道划分为若干相互正交的子信道，每个子信道均拥有自己的载波分别进行调制，信号通过各个子信道独立地进行传输。
由于多径传播效应会造成接收信号相互重叠，产生信号波形间的相互干扰，形成符号间干扰，如果每个子信道的带宽被划分的足够窄，每个子信道的频率特性就可近似看作是平坦的。
因此，每个子信道都可看作无符号间干扰的理想信道。
这样，在接收端不需要使用复杂的信道均衡技术即可对接收信号可靠地进行解调。
在OFDM系统中，通过在OFDM符号之间插入保护间隔来保证频域子信道之间的正交性，以及消除由于多径传播效应所引起的OFDM符号间的干扰。
因此，OFDM特别适合于在存在多径衰落的移动无线信道中高速传输数据。
2.原理框图设计通过查资料得通过使用循环前缀，一方面消除了OFDM符号间干扰，另一方面保证了子载波之间的正交性，但是这种合成信号会产生较大的峰值功率，因此可以通过加窗函数来解决这个问题。
OFDM的原理框图如1所示。
图2.1 OFDM原理框图2.1框图模块分析 2.1.1总设计分析如图2所示，原始高速率比特流经过串/并变换后变为若干组低速率的比特流d （M ），这些d （M ）经过调制后变成了对应的频域信号，然后经过加循环前缀、D/A 变换，通过RF 发送出去；经过无线信道的传播后，在接收机以与发送机相反的顺序接收解调下来，从而得到原发送信号。
2.1.2各个模块分析（1）产生数据：使用个随机数产生器产生二进制数据，每次产生的数据个数为carrier_count * symbols_per_carrier * bits_per_symbol 。
（2）编码交织：交织编码可以有效地抗突发干扰。
子载波调制：OFDM 采用BPSK 、QPSK 、16QAM 、64QAM4种调制方式。
我这里采用16QAM 调制方式。
按照星座图，将每个子信道上的数据，映射到星座图点的复数表示，转换为同相Ich 和正交分量Qch 。
bits_per_symbol=4，则每个OFDM 符号的每个子信道上有4个二进制数{d1,d2,d3,d4},共有16种取值，对应星座图上16个点，每个点的实部记为Qch 。
为了所有的映射点有相同高的平均功率，输出要进行归一化。
所以16QAM 乘以归一化系数系数101,输出的复数序列即为映射后的调制结果。
（3）串并转换：将一路高速数据转换成多路低速数据IFFT ：对上一步得到的相同分量和正交分量按照（Ich+Qch*i ）进行IFFT 运算。
并将得到的复数的实部作为新的Ich ，虚部作为新的Qch 。
在实际运用中， 信号的产生和解调都是采用数字信号处理的方法来实现的， 此时要对信号进行抽样， 形成离散时间信号。
由于OFDM 信号的带宽为B=N ·Δf ， 信号必须以Δt=1/B=1/(N ·Δf)的时间间隔进行采样。
采样后的信号用sin 表示， i = 0, 1, …, N-1，则有∑-==1/2j ,,e 1N k Nik kn in SNs π （2-1）从该式可以看出，它是一个严格的离散反傅立叶变换（IDFT ）的表达式。
IDFT 可以采用快速反傅立叶变换(IFFT)来实现加入保护间隔：由IFFT 运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据，并将符号尾部G 长度的数据加到头部，构成循环前缀。
如果加入空的间隔，在多径传播的影响下，会造成载波间干扰ICI 。
保护见个的长度G 应该大于多径时的扩张的最大值。
图2.2多径情况下，空闲保护间隔在子载波间造成的干扰（4）加窗：加窗是为了降低系统的PAPR ，滚降系数为1/32。
通过这种方法，可以显著地改善OFDM 通信系统高的PAPR 分布，大大降低了峰值信号出现的概率以及对功率放大器的要求，节约成本。
经常被采用的窗函数是升余弦窗。
())()()()()⎪⎩⎪⎨⎧-+++=s s s T T t T t t w βπβππcos 5.05.00.1cos 5.05.0 ()s sss sT t T T t T T t βββ+≤≤≤≤≤≤10 (2-2) 图2.3经过加窗处理后的0FDM 符号示意图图2.4 经过加窗处理后的OFDM符号示意图（5）通过信道：信道分为多径实验信道和高斯白噪声信道。
多径时延信道直射波河延迟波对于标准时间按照固定比率递减，因此多径时延信道参数为比率和对大延迟时间。
（6）同步：同步是决定OFDM系统高性能十分重要的方面，实际OFDM系统都有同步过称。
主要同步方法有使用导频，循环前缀，忙算法三种。
研究目的为同步的可以详细实现本步，基本的方针可以略过此步，假设接收端已经于发射端同步。
（7）去掉保护间隔：根据同步得到的数据，分别见给每个符号的同相分量和正交分量开头的保护间隔去掉。