基于 16QAM 调制的 OFDM 系统仿真实现
摘 要 正交频分复用（OFDM）是一种运用多载波的调制技术，具有频谱效率高、能有
效抗多径、信道均衡简单等多种优势，是第四代移动通信的核心技术，研究其有重要意义。
本文根据 OFDM 基本原理,利用 MATLAB 平台，仿真实现了基于十六进制正交幅度调制（16QAM）
调制的 OFDM 系统各阶段对信号的处理。实验中，通过添加循环前缀（CP）消除了码间串扰
（ISI），利用部分传输序列（PTS）方法降低了系统的峰均功率比（PAPR），通过插入训练
序列（TS）的方法实现了三种常用的同步方法，并进行了比较，另外，研究了理想同步情况
下，利用迫零均衡的方式进行信道估计与频域均衡的方法，给出了在不同的信道条件下（高
斯噪声信道和瑞利衰减信道）,均衡对 OFDM 系统误码率影响的比较曲线，以及不同子载波的
误码性能。最后，给出了在高斯噪声信道下，不同的 16QAM 调制编码方案对 OFDM 系统误码
率影响的比较曲线，得出了较理想的结论。
关键词 OFDM；同步方法；降 PAPR；信道估计与迫零均衡；误码率曲线；格雷编码
1. 引言
随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽。今日多媒体通信的信息传输
速率要求已经达到若干 Mb/s,并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的
无线信道。为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视。在这种形势下，OFDM 技术
应运而生，并随着数字信号处理（DSP）技术迅速发展。OFDM 是一种运用多载波的调制技术，
其技术特点是易实现信道均衡，降低了接收端均衡的复杂度，并且具有较强的抗信道频率选
择性衰落性能，是抗信道多径的有效方法。其主要思想是在频域内将信道分成许多正交子信
道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且不同子载波并行传输，大大提高了频谱
利用率。由于其具有频谱效率高、能有效抵抗多径衰落信道、传输数据速率高、信道均衡简
单、实现简单等多种优势，也因此成为第四代移动通信的核心技术，研究其有重要意义。
本文根据 OFDM 基本原理,利用 MATLAB 平台，在发送端产生随机二进制信号以后，依次
通过星座映射、串并变换、埃尔米特映射、IFFT、降 PAPR、插入 CP、并串变换、添加 TS
后发射，经过高斯信道或瑞利衰落信道，在接收端接收后经过同步、串并变换、信道估计与
迫零均衡、去 CP、FFT、去埃尔米对称、降 PAPR 后处理、并串变换、解星座映射恢复出原
始二进制数据，并与发送端比较求误码率，如图 1 示出了实验中实现的 OFDM 系统框图。由
于无线传输信道中存在多径效应，会产生 ISI，为消除 ISI，实验中采用了添加 CP 的方式。
为了确定每个 OFDM 符号的正确起止时刻，去除 CP，实现 OFDM 帧同步，本文中通过插入 TS，
分别采用了三种常用的符号定时同步方法，并对三种同步方法的性能进行了比较。另外，为
克服频率选择性衰落和时间选择性衰落的影响，并充分利用信道信息，实验中，研究了在理
想同步情况下，利用迫零均衡的方式进行信道估计与频域均衡的方法，并给出了在不同的信
道条件下（高斯噪声信道和瑞利衰减信道）,均衡对 OFDM 系统误码率影响的比较曲线，以及
不同子载波的误码性能。当然，OFDM 也有缺点，一是对信道产生的频率偏移和相位噪声很
