基于Simulink的COFDM系统仿真及编码调制分析.doc资源-CSDN文库

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摘要：编码正交频分复用(COFDM)是第四代移动通信的核心技术,它是实现宽带

无线通信和多媒体业务发展的基础。对COFDM 技术的基本原理，关键技术以及

实现进行了研究，并且通过matlab 中的通信仿真系统simulink 对COFDM 系统

进行了模拟和分析，直观和形象地得到了OFDM 系统在时域和频域的传输性能，

得出的结果表明COFDM 系统可以明显地表现出抗多径效应引起的频率选择性

衰落和提高了频谱利用率，这一特性使得它能够在高数据传输速率的无线信道中

发挥优势。

关键词：COFDM；SIMULINK；子载波；串并转换

Abstact

COFDM is the key technology of the 4th generation mobile communication system. It is the foundation

of implement of broadband wireless communication and multimedia technology. The principle and

implement of COFDM is researched in the paper. By the simulation and analysis of COFDM using the

matlab tool simulink, we get the transmission performance of time and frequency domain visually. The

result indicates that COFDM can play an important role in anti frequency selective Fading led by

multipath effect and improve frequency spectrum using .This special character makes it become

superior in the high data transmission rate wireless channel.

Keyword：COFDM；SIMULINK；sub-carrier；string and parallel conversion

1 引言

COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），既编码正交频分

复用的简称，是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理就是将

高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。编码

（C）是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式，以适应不同重要性数据的

保护要求；正交频分（OFD）指使用大量的载波（副载波），它们有相等的频率

间隔，都是一个基本震荡频率的整数倍；复用（M）指多路数据源相互交织地分

布在上述大量载波上，形成一个频道。上个世纪中期，人们提出了频带混叠的

多载波通信方案，选择相互之间正交的载波频率作子载波，也就是我们所说的

COFDM。这种“正交”表示的是载波频率间精确的数学关系。按照这种设想，COFDM

既能充分利用信道带宽，也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。COFDM

是一种特殊的多载波通信方案，单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码

流，每个码流都用一个子载波发送。COFDM不用带通滤波器来分隔子载波，而

是通过快速傅立叶变换（FFT）来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。

COFDM技术属于多载波调制（Multi－Car�rierModulation，MCM）技术。有些文

献上将OFDM和MCM混用，实际上不够严密。MCM与COFDM常用于无线信道，它

们的区别在于：COFDM技术特指将信道划分成正交的子信道，频道利用率高；

而MCM，可以是更多种信道划分方法。 COFDM技术的推出其实是为了提高载波

的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，

使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。COFDM

每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不

同的调制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以频谱利用率

和误码率之间的最佳平衡为原则。COFDM技术使用了自适应调制，根据信道条

件的好坏来选择不同的调制方式。COFDM还采用了功

率控制和自适应调制相协调工作方式。信道好的时候，发射功率不变，可以增强

调制方式（如

64QAM），或者在低调制方式（如QPSK）时降低发射功率。 COFDM技术是HPA

联盟（HomePlug Powerline Alliance）工业规范的基础，它采用一种不连续的多

音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成

信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用

在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

2 COFDM 基本原理

COFDM 的基本原理是将高速的数据流分解为多路并行的低速数据流，在多个载

波上同

时进行传输。对于低速并行的子载波而言，由于符号周期展宽，多径效应造成的

时延扩展相

对变小。当每个OFDM 符号中插入一定的保护时间后，码间干扰几乎就可以忽

略。

COFDM 符号通带信号可以表示为：

/2 1

/2

0.5

( ) Re{ / 2 exp[ 2 f ]}

N

i c

i N

i

s t d N j

T

-

=-

+

= +

å

π（ - ）t

(1)

其中di表示第i路的基带复数据信号，N是子载波数目，T表示符号周期，fc 是载

波中

心频率。

COFDM 信号的基带形式为：

/2 1

/2

( ) [ / 2 exp( 2 )]

N

T

i

i N

i

x t d N j t dw

T

-

=-

= + =

å

π

(2)

为了使这N 路子信道信号在接收时能够完全分离，要求它们满足正交条件。在

码元持

续时间 T 内任意两个子载波都正交的条件是：

k

0

cos(2 ) cos(2 f ) 0

T

k i i

f t t dt

j j

+ + =

ò

π π

(3)

根据上式利用三角公式得到：

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