OFDM技术原理及系统MATLAB仿真

最新推荐文章于 2025-06-16 10:24:39 发布

一只学习的猫

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CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： OFDM技术

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_37315722/article/details/116829023

本文深入探讨了OFDM（正交频分复用）技术，包括子载波正交性、IFFT与FFT的作用、循环前缀在消除符号间干扰和子载波间干扰中的应用。通过MATLAB仿真展示了频偏对OFDM系统解调性能的影响，以及空白前缀与循环前缀在2径和3径信道下的性能对比。OFDM技术的优势在于减轻符号间干扰、对抗频率选择性衰落和便于与MIMO结合，但也面临如高峰均比和频偏处理等挑战。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1 前言

最近除了在看信道相关的内容，还学习了一些OFDM相关的技术原理，并进行了简单的仿真。继续记录~~~欢迎感兴趣的朋友一起交流分享。

2 OFDM技术原理

首先给出一个OFDM系统的系统框图，然后再对其中的关键点进行介绍。
在这里插入图片描述

2.1 子载波之间的正交性

我们知道OFDM作为一种多载波并行传输技术，一个很大的优点就是频带利用率高，因为他的子载波具有正交性。
我们最开始接触正交性，其实是一个数学概念：两个信号的乘积在一个周期内的积分为0，我们则认为这两个信号是正交的。也正是利用这一点，接收端可以通过对每一路乘以不同的因子，然后积分运算解调出对应路的信息，而不受其它路信号的干扰。需要注意的是，时延可能会影响子载波之间的正交性，从而导致解调错误，因此会在OFDM符号周期的前面添加循环前缀以消除这种影响，这在后面会讲到。
对于OFDM系统来说，从时域上来看是这样子的：
在这里插入图片描述
但是从频域上来看正交性如何提高了频带利用率可能更直观一些，我们进行一个简单的matlab仿真，假设有四个正交子载波承载信息，把他们的频谱画在一起，是这个样子的：

可以看到相比一般的FDM系统，子载波频谱发生了交叠，频带利用率更高。
还可以参考博客：
(https://blog.youkuaiyun.com/madongchunqiu/article/details/18614233/?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_title-1&spm=1001.2101.3001.4242)
我觉得讲解的非常形象，想了解的更多更详细的朋友可以看看。
补充：给出一个有频偏的情况下，OFDM系统的解调性能。

clear all;
close all;
N=8;                    % 子载波数
f=1:N;                  % 各个子载波频率
x=randi([0 3],1,N);   % 子载波上的数据
x1=qammod(x,4);          % 4-QAM调制

t=0:0.001:1-0.001;      % 符号持续时间
w=2*pi*f.'*t;
w1=2*pi*(f+0.2).'*t;    % 频偏为0.2Hz时的子载波频率
y=x1*exp(j*w);          % 子载波调制
figure(1)
plot(t,abs(y))          % 画出调制后的波形包络
for ii=1:N
    y1(ii)=sum(y.*exp(-j*w(ii,:)))/length(t); %无频偏解调第ii个子载波上的数据
end
figure(2)
stem(abs(x1))                      % 显示无频偏时子载波解调后的结果
hold on
stem(abs(y1),'r<')
title('频偏为0时的子载波解调结果')
axis([0 9 0 3])
legend('原始数据','子载波解调后的数据')

% 存在频率偏差时的子载波解调结果