信息科学与技术学院《无线通信链路仿真》课程设计报告
《无线通信链路仿真》
课程设计报告
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课程设计：
二零二三年 五月
信息科学与技术学院《无线通信链路仿真》课程设计报告
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课程设计任务书
课程设计一：OFDM 通信系统设计与仿真
（1）设计 OFDM 通信系统，搭建 OFDM 通信系统链路仿真模型，实现各个模块的
功能；
（2）设置 OFDM 通信系统各模块的参数；
（3）能够仿真不同信道下的系统误码率性能；
（4）能够基于仿真结果，分析各个模块参数对系统性能的影响；
（5）根据规定要求完成课程设计报告。
详细要求：
（a）调制方式：BPSK、QPSK、16/64/256/1024 QAM（具体星座映射参见 3GPP
38.211）；
（b）信道模型：AWGN+Rayleigh 衰落信道；
（c）信道估计：假设信道状态信息已知；或者使用最小二乘或最小均分误差
（MMSE）等信道估计算法;
（d）信道编解码：暂时不考虑信道编解码；
（e）信道均衡算法：可以使用破零（ZF）或 MMSE 等信道均衡算法；
（f）非技术要求：重复率不高于 30%；字数不低于 3000 字。
目 录
课程设计一：OFDM 通信系统设计与仿真................................................................II
第 1 章 OFDM 介绍与原理....................................................................................................1
1.1 OFDM 的发展背景..................................................................................................1
1.2 OFDM 的基本原理..................................................................................................2
1.2.1 OFDM 的串并转换........................................................................................3
1.2.2 OFDM 的调制与解调....................................................................................3
1.2.3 OFDM 的 FFT/IFFT 实现..............................................................................4
1.2.4 OFDM 的时间保护间隔和循环前缀............................................................4
1.2.5 OFDM 的信道估计........................................................................................5
1.2.6 OFDM 的信道均衡........................................................................................6
1.3 OFDM 的特点..........................................................................................................6
1.3.1 OFDM 的优点................................................................................................6
1.3.2 OFDM 的缺点................................................................................................7
第 2 章 OFDM 通信系统设计................................................................................................8
2.1 OFDM 系统的整体框图...........................................................................................8
2.2 OFDM 模块参数介绍...............................................................................................8
2.2.1 设置 OFDM 参数...........................................................................................8
2.2.2 准备数据........................................................................................................8
2.2.3 调制（解调）................................................................................................9
2.2.4 加信道............................................................................................................9
2.2.5 误码率统计..................................................................................................10
2.2.6 星座图绘画..................................................................................................10
2.2.7 其他 ..............................................................................................................10
第 3 章 OFDM 通信系统仿真..............................................................................................11
3.1 设置 OFDM 参数...................................................................................................11
3.2 发送数据................................................................................................................11
3.3 调制部分................................................................................................................11
3.4 插入导频................................................................................................................11
3.5 IFFT+CP.................................................................................................................11
3.6 串并转换................................................................................................................11
3.7 加信道....................................................................................................................12
3.8 并串转换................................................................................................................12
3.9 去 CP+FFT.............................................................................................................12
3.10 信道估计 ...............................................................................................................12
3.11 信道均衡 ...............................................................................................................12
3.12 解调 .......................................................................................................................13
3.13 误码率分析 ...........................................................................................................13
3.14 星座图绘画模块 ...................................................................................................13
3.15 仿真运行场景截图 ...............................................................................................13
第 4 章 OFDM 通信系统仿真结果与分析..........................................................................15
4.1 星座图....................................................................................................................15
4.1.1 QPSK 星座图...............................................................................................15
4.1.2 64QAM 星座图............................................................................................16
4.1.3 1024QAM 星座图........................................................................................17
4.1.4 分析..............................................................................................................17
4.2 不同信道发送数据比较........................................................................................18
4.2.1 AWGN 信道.................................................................................................18
4.2.2 瑞利信道......................................................................................................18
4.2.3 分析..............................................................................................................19
4.3 不同调制方式误码率比较....................................................................................19
4.3.1 AWGN 信道.................................................................................................19
4.3.2 AWGN 信道分析.........................................................................................19
4.3.3 瑞利信道......................................................................................................20
4.3.4 瑞利信道分析..............................................................................................20
结 论......................................................................................................................................21
参考文献...............................................................................................................................22
附录 1 主程序......................................................................................................................23
附录 2 子程序......................................................................................................................26
信息科学与技术学院《无线通信链路仿真》课程设计报告
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第 1 章 OFDM 介绍与原理
1.1OFDM 的发展背景
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上
OFDM 是 MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。通过频分复用实现高
速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。
早 期 发 展 的 无 线 网 络 或 移 动 通 信 系 统 ， 是 使 用 单 载 波 调 制 (Single-carrier
Modulation)技术，单载波调制是将要传送的信号(语音或数据)，隐藏在一个载波上，
再藉由天线传送出去。信号若是隐藏于载波的振幅，则有 AM、ASK 调制系统；信
号若是隐藏于载波的频率，则有 FM、FSK 调制系统；信号若是隐藏于载波的相位，
则有 PM、PSK 调制系统。
使用单载波调制技术的通讯系统，若要增加传输的速率，所须使用载波的带宽
必须更大，即传输的符元时间长度(Symbol Duration)越短， 而符元时间的长短会影响
抵抗通道延迟的能力。若载波使用较大的带宽传输时，相对的符元时间较短，这样
的通讯系统只要受到一点干扰或是噪声较大时，就可能会有较大的误码率。
为降低解决以上的问题，因此发展出多载波调制(Multi-carrier Modulation)技术，
其概念是将一个较大的带宽切割成一些较小的子通道来传送信号，即是使用多个子
载波 (Subcarrier)传来送信号，利用这些较窄的子通道传送时，会使子通道内的每一
个 子 载 波 的 信 道 频 率 响 应 看 似 平 坦 ， 这 就 是 分 频 多 任 务 (Frequency Division
Multiplexing, FDM)观念
[6]
。
图 1.1.1 FDM 系统组成框图
因为带宽是一个有限的资源，若频谱上载波可以重迭使用，那就可以提高频谱
效率，所以有学者提出正交分频多任务(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,
OFDM)的技术架构。FDM 与 OFDM 两者最大的差异，在 OFDM 系统架构中每个子
