OFDM完整仿真过程及解释（MATLAB）

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目录：

一、说明

二、ofdm总体概述

三、基本原理

四、过程中涉及的技术

五、OFDM基本参数的选择

六、OFDM的MATLAB仿真程序

一、说明

0.能找到这篇文章，说明对ofdm已经有一点了解，所以其原理就不再赘述，这篇代码的目的只是希望能对ofdm整个过程有一个理解；

1.看书上ofdm介绍挺简单的，自己来仿真才发现很多知识点都不知道；

2.花了很长时间才理清整个ofdm过程，网上的程序都是一段一段的，不能直接理解整个过程。所以想着自己来做一个完整过程的仿真，加深理解；

3.基带信号能完成整个过程，但是想加进频带传输这一部分，就完整了；

4.信道部分想用瑞利信道的，程序写出来了，但是误差和信道估计这一块还不是很明白，所以就先用的高斯信道；

5.不足之处欢迎指正。。。。

二、概述

OFDM是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。

简单来说：OFDM是一种多载波的传输方法，它将频带划分为多个子信道并行传输数据，将高速数据流分成多个并行的低速数据流，然后调制到每个信道的子载波上进行传输。由于它将非平坦衰落无线信道转化成多个正交平坦衰落的子信道，从而可消除信道波形间的干扰，达到对抗多径衰落的目的。

正交频分复用（OFDM）是对多载波调制（MCM）的一种改进，在。它的特点是：各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减少了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。

选择OFDM的一个很大的原因是该系统能够很好的对抗频率选择性衰落和窄带干扰。在单载波系统中，一次衰落或者干扰会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道受到深衰落的影响。

三、基本原理

3.1 OFDM系统收发机的典型(根据实际需要可添/删部分)框图如下：

OFDM收发机框图

其中，上半部分对应于发射机链路，下半部分对应于接收机链路。

发送端将被传输的数字信号转换成子载波幅度和相位的映射，并进行离散傅里叶变换（IDFT），将数据的频谱表达式变到时域上。IFFT和IDFT变换的作用相同，只是有更高的计算效率，所以适用于所有的应用系统。接收端进行与发送端相反的操作，用FFT变换分解，子载波的幅度和相位最终转换回数字信号。

这里理解为传输的频域信号是因为IFFT是从频域到时域，实际上这里IFFT充当的是一个实现子载波正交的作用，具体可以推导其DFT公式。知乎里公式编辑太麻烦了。

3.2 OFDM调制与解调

一个OFDM符号之内包括多个经过调制的子载波的合成信号，其中每个子载波都可以收到psk（相移键控）和qam（正交幅度调制）的调制。

OFDM发射机将信息比特流映射成一个psk或qam符号序列，之后将串行的符号序列转换为并行符号流。每N个经过串并转换的符号被不同的子载波调制。

OFDM符号是N个并行符号的复合信号，若单个串行符号的传输时间（周期）是Ts，则一个OFDM符号的持续时间（周期）Tsym=N*Ts。

频域调制信号X[k]的频率为：fk=k/Tsym，子载波数量为N，则k=0,1，2.....N-1。（由DFT原理推导）

四、过程中涉及的技术

为什么要用？怎么用？

4.1 保护间隔

多径信道会对OFDM符号造成ISI影响，破坏了子载波间的正交性。故需要采取一些方法来消除多径信道带来的符号间干扰（ISI）影响，即插入保护间隔。

保护间隔有两种插入方法：一种是补零（zp），即在保护间隔中填充0；另一种是插入循环前缀（cp）或循环后缀（cs）实现OFDM的循环扩展（为了某种连续性）。

zp是在保护间隔内不插入任何信号，但是在这种情况下，由于多径传播的影响，会产生载波间干扰（ICI），即不同的子载波间会产生干扰。

一般采用cp。cp是将OFDM后部的采样复制到前面，长度为Tcp，故每个符号的长度为Tsym=Tsub+Tcp，Tsub为数据部分子载波数。Tcp大于或等于多径时延，符号间的ISI影响将被限制在保护间隔中，因此不会影响下一个OFDM的FFT变换。

4.2交织

交织的作用是将突发错误转换为随机错误，有利于前向纠错码的译码，提高了整个通信系统的可靠性。交织由两个变换过程组成。第一次变换保证了相邻的编码比特被映射到不相邻的子载波上。第二次变换保证了相邻的编码比特被分别映射到星座图的重要和非重要比特上，避免出现长时间的低比特位映射。

交织块的长度Ncbps，对qpsk、16qam、64qam分别为2、4、6，s=Ncbps/2，d=16。

4.3信道编码

由于移动通信存在干扰和衰落，在信号传输过程中将出现差错，故对数字信号必须采用纠、检错技术，即纠、检错编码技术，以增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力，提高系统的可靠性。

这里的信道编码一般采用卷积编码，Viterbi译码。

卷积编码是现代数字通信系统中常见的一种前向纠错码，区别于常规的线性分组码，卷积编码的码字输出不仅与当前时刻的信息符号输入有关，还与之前输入的信息符号有关。

4.4 扩频

“扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及