基于OFDM的无线传输技术仿真实现

时间：2025-07-14

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基于OFDM的无线传输技术仿真实现

中国移动通信集团吉林有限公司九台分公司王艳梅

摘要：本文对OFDM系统的基本原理及应用进行了深入的探讨和研究，利用OFDM系统在多径环境和衰落信道传输中的优势搭建基于OFDM系统的传输链路并进行仿真。

关键词：无线通信 OFDM系统链路仿真

一、OFDM系统的基本原理

正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波传输方案，其基本思想是把高速率的信源信息流通过串并变换，变换成低速率的N路并行数据流，然后将这N路数据流分别调制到N个相互正交的子载波上，各子载波可用同一数字调制方式或采用不同的调制方法，然后将N路调制后的信号相加即得发射信号。与普通的多载波传输方式不同，OFDM的子载波之间是相互正交的。多载波传输和低速码流增强了OFDM抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。

1、OFDM的基本组成（1）子载波调制

OFDM符号由一系列经过相移键控（PSK）或者正交幅度调制（QAM）的子载波组成。一旦将要传输的比特分配到各个子载波上，某一种调制模式则将它们映射为子载波的幅度和相位。在接收端，将接收到的同相和正交矢量映射回数据信息，完成子载波解调。

（2）保护间隔与循环前缀

应用OFDM的一个重要原因在于它可以有效地对抗多径时延扩展。在OFDM系统中，为了最大限度地消除符号间干扰，可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔（GI Guard Interval），该保护间隔长度一般要大于无线信道中的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。在这段保护间隔内，可以不插入任何信号。不过在这种情况下，由于多径传播的影响，还会产生子载波间干扰（ICI），即子载波间的正交性遭到破坏，产生不同子载波间的相互干扰。为了消除多径传播造成的ICI，一种有效的方法就是采用循环前缀（Cyclic Prefix，简称CP）。

2、OFDM峰值平均功率比

多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率，导致较大的峰值平均功率比（PAR Peak-to-average Power Ratio）。简称峰平比，即瞬时的峰值功率与平均功率的比值。这就对发射机内放大器的线性度提出了很高的要求，因此可能带来信号畸变，使信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏，产生干扰，使系统的性能恶化。

目前所存在的减小PAR的方法大概可以被分为三类：第一类是信号预畸变技术，包括限幅、峰值加窗或者峰值消除等操作；第二类是编码方法，即避免使用那些会生成大峰值功率信号的编码图样；第三类就是利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，从而选择PAR较小的OFDM符号来传输。

二、传输系统设计1、系统总体要求

预设该基带OFDM系统的仿真参数如下：

带宽：20 MHz；载波数：64IFFT；长度：64OFDM；符号持续时间：4μs；保护间隔持续时间：0.8μs；OFDM符号速率：250000 symbol/s

本仿真要在最后分别计算64QAM和16QAM误码率，记为BER1和BER2。

2、系统总体框图

图1 64（16）位QAM-OFDM系统框图三、系统仿真设计参数计算和仿真结果实验仿真参数如下：1、比特率64QAM调制250000×64×5×1/2=40Mbit/s，16QAM调制250000×64×4×1/2=32Mbit/s；

2、频谱功率64QAM调制：40/20=2bit/s/HZ ，16QAM调制：32/20=1.6bit/s/HZ;

3、误比特率：64QAM调制：BER1=0.24336×10，

16QAM调制：BER2=0.14545×10

4、仿真结果

图1 OFDM-64QAM频谱功率图（1）参考文献：