基于matlab的OFDM系统仿真毕业设计论文
毕业设计论文
基于Matlab的OFDM系统仿真及分析
Simulation and Performance Analysis of OFDM System Based on Matlab
毕业论文任务书
毕业设计开题报告
摘要
在无线通信系统中，存在着各种严重的衰落，例如频率选择性衰落、快衰落和慢衰落，以及由于各种物体对传输信号的反射引起的多径传播，而由此引起的符号间干扰是无线通信系统设计中必须考虑的问题，特别是在高速传输的环境中。而正交频分复用（OFDM）正是为了解决这些问题提出的，它是第四代移动通信的核心技术之一。
OFDM是一种特殊的多载波传输方案，它将数字调制、数字信号处理、多载波传输等技术有机结合在一起，是目前已知的频谱利用率最高的一种通信系统，具有传输速度快、抗多径干扰能力强的优点。目前，OFDM技术在数字音频广播、地面数字视频广播、无线局域网等领域得到广泛应用。
本文论述了OFDM的基本原理以及信号调制技术，给出了OFDM系统模型，并从频域的角度分析OFDM信号的性质及DFT实现，最后用MATLAB语言实现了整个系统的计算机仿真并给出参考设计程序，对OFDM调制系统中主要传输技术、基本参数的选择、同步及关键技术和仿真实现进行了相关的讨论。
关键词：OFDM多载波系统仿真MATLAB
Abstract
There are some severe problems in wireless communication systems, such as frequency selective fading, fast fading and slow fading, and various objects of reflection led to the transmitted signal multipath propagation. The resulting inter-symbol interference (ISI) is a wireless communication system design issues that must be considered, especially in the high-speed transmission environment. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is proposed to solve these problems, it is the core technology of the fourth generation mobile communication.
OFDM is a special multi-carrier transmission scheme, it combines some technologies such as figure modulation, digital signal processing, multi-carrier transmission. It is the maximum utilization of the spectrum communication system, with the advantages of faster transfer rates, anti-multipath interference. Currently known at present, OFDM technology is widely used in the digital audio broadcasting, terrestrial digital video broadcasting and wireless LAN.
This paper introduce the orthogonal frequency division multiplexing basic principle and discusses signal modulation technology, then, given OFDM system model, and analysis the nature and DFT realization of OFDM signals from the point of view of frequency domain. Finally, based on the given system model, OFDM system is computer simulated with MATLAB language and the referential design procedure is given. Discussing in the system of OFDM modulation transmission technology, basic parameter selection, system of synchronous, key technology and OFDM system simulation.
Key words：OFDM Multi-carrier System Simulation MATLAB
目录
第1章绪论 (1)
1.1课题研究目的及意义 (1)
1.2国内外研究现状 (1)
1.3课题研究的主要内容 (4)
第2章OFDM系统基本原理 (5)
2.1原理 (5)
2.1.1OFDM基本原理 (5)
2.1.2串并转换 (5)
2.1.3子载波调制 (6)
2.1.4DFT变换 (9)
2.1.5傅里叶变换过采样 (10)
2.2调制方式 (11)
2.3本章小结 (12)
第3章软件介绍及应用 (14)
3.1MA TLAB简介 (14)
3.2QPSK信号的产生 (15)
第4章OFDM系统仿真的实现 (19)
4.1OFDM系统收发机 (19)
4.2OFDM系统仿真 (19)
4.2.1基本参数的选择 (19)
4.2.2串行数据的产生 (21)
4.2.3串并转换过程 (21)
4.2.4IFFT/FFT运算 (21)
4.2.5保护间隔和循环前缀 (22)
4.2.6加入高斯噪声 (22)
4.2.7接受信号 (23)
4.3系统误码率的分析 (23)
4.4实验仿真结果 (24)
4.5OFDM的性能比较 (26)
4.6本章小结 (28)
第5章结论与展望 (29)
5.1结论 (29)
5.2展望 (29)
参考文献 (31)
I
致谢 (32)
附录 (33)
附录A外文资料 (33)
附录B源代码 (44)
II
第1章绪论
1.1 课题研究目的及意义
自1837年最早的通信形式电报出现以来，通信己经逐渐融入了社会。随着通信技术的不断成熟发展，现代社会也正在高速发展。如今的通信传输方式日新月异，从最初的有线通信到无线通信，再到现在的光纤通信；从最初的电报，到固定电话、计算机网络、再到现在的移动通信；从最初的文本信号通信到语音通信、再到现在的多媒体通信。人们对通信质量的要求也在不断提高。通信正朝着个性化、全球化、高质量的方向发展。而下一代蜂窝移动通信系统的目标是实现高质量和高速度的支持全业务的无缝覆盖全球的移动多媒体传输的功能。为了完成这一目标，需要克服许多技术困难，如移动信道、广播信道等实际信道中，会产生多径衰落现象，引起严重的符号间干扰(InterSymbol Interference，ISI)，限制了传输速率的提高。为了有效地利用有限的频率资源，以满足高速率、大容量的业务需求，必须采用专门的技术，以克服无线信道多径衰落，降低对均衡器的依赖，从而达到改善系统性能的目的。
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术作为一种可以有效对抗符号间干扰(ISI)的高速数据传输技术，受到前所未有的重视，对其关键技术的研究也在全面开展。OFDM技术以其优异的性能受到人们的青睐，并在移动通信、数字通信、数字广播等领域得到应用，并已取得可喜的成果。这预示着OFDM良好的发展前景。
正交频分复用(OFDM)是一种多载波数字通信调制技术，它是将高速传输的数据流通过串并转换，变成在N个正交的子信道上并行传输的低速数据流。这样就使得符号周期有所加长，对多径时延有较强的抵抗力，再利用循环前缀作为保护间隔，ISI就可以得到明显的减少，从而达到克服信道时延扩展所带来的符号间的干扰，同时OFDM技术利用其正交性，允许子信道频谱有部分重叠，使得频谱利用率提高了近一倍[1]。
1.2 国内外研究现状
OFDM由多载波调制(MCM)发展而来。在上世纪的50-60年代美国军方创建了世界上第一个MCM系统，在1970年衍生出采用大规模子载波和频率重叠技术的OFDM系统。然而此后相当长的一段时间，OFDM迈向实践的脚步却变慢了。
由于OFDM的各个子载波的正交性，采用FFT实现这种调制，在实际应用中，傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素约束了OFDM技术的实现。终于在20世纪80年代，大规模集成电路的出现促进了FFT技术的实现，OFDM逐步进入数字移动通信的领域。90年代，OFDM开始被欧洲和澳大利亚广泛用于广播信道的宽带数据通信，数字音频广播(DAB)、高清晰度数字电视(HDTV)和无线局域网(WLAN)。随着DSP芯片技术的发展，格栅编码技术、软判决技术、信道自适应技术等成熟技术的应用，OFMD 技术的实现和完善指日可待。
由于OFDM可以有效地消除信号多径传播所造成符号干扰(ISI)，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。随着因特网的发展，人们对数据业务的需求也不断增大，人们希望移动通信系统能提供更广泛的业务种类，包括话音、视频、多媒体和宽带数据业务等。为了实现真正意义上的宽带无线系统，国际电信联盟已开始着手制定下一代移动通信系统，即4G。随着4G标准的制定，OFDM将作为主流技术写入4G标准中。
由于技术的可实现性，在二十世纪90年代，OFDM广泛用于各种数字传输和通信中，如移动无线FM信道、高比特率数字用户线系统(HDSL)、不对称数字用户线系统(ADSL)、甚高比特率数字用户线系统(VHDSL)、数字音频广播(DAB)系统、数字视频广播(DVH)和HDTV地面传播系统。IEEE802.11a通过了一个5GHz 的无线局域网标准，其中OFDM调制技术被采用为物理层标准，使得传输速率可以达54Mbps。这样，可提供25Mbps的无线ATM接口和1OMbps的以太网无线帧结构接口，并支持语音、数据、图像业务。这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合[2]。
2001年，IEEE802.16通过了无线城域网标准，该标准根据使用频段的不同，具体可分为视距(LOS)和非视距(NLOS)两种。其中，使用2-11GHz许可和免许可频段，由于在该频段波长较长，适合非视距传播，此时系统会存在较强的多径效应，而在免许可频段还存在干扰问题，所以系统采用了抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上有明显优势的OFDM调制，多址方式为OFDMA。
2004年11月，根据众多移动通信运营商、制造商和研究机构的要求，3GPP 通过被称为Long Term Evolution (LTE)即“3G长期演进”的立项工作项目以制订3G演进型系统技术规范作为目标。OFDM由于技术的成熟性，被选用为下行标准很快就达成了共识。而上行技术的选择上，由于OFDM的高峰均比(PAPR)使得一些设备商认为会增加终端的功放成本和功率消耗，限制终端的使用时间，一些则认为可以通过滤波、削峰等方法限制峰均比。不过，经过讨论后，最后上行还是采用了SC-FDMA方式。
B3G/4G是ITU提出的目标，B3G/4G的目标是在高速移动环境下支持高达1OOMb/s的下行数据传输速率，在室内和静止环境下支持高达1Gb/s的下行数据传输
速率，而OFDM技术也将扮演重要的角色。
与下一代移动通信系统有关的OFDM系统的关键技术有以下几方面。
(1)时域和频域同步
OFDM系统对定时和频率偏移敏感，特别是实际应用中与FDMA、TDMA 和CDMA等多址方式结合使用时，时域和频率同步显得尤为重要。与其他数字通信系统一样，同步分为捕获和跟踪两个阶段。在下行链路中，基站向各个移动终端广播发送同步信号，所以下行链路同步相对简单，较易实现。在上行链路中，来自不同移动终端的信号必须同步到达基站才能保证子载波间的正交性。基站根据个移动终端发来的子载波所携带信息进行时域和频域同步信息的提取，再由基站发回移动终端，以便让移动终端进行同步。具体实现时，同步将分为时域同步和频域同步，也可以时域和频域同时进行同步。
(2)信道估计
在OFDM系统中，信道估计器的设计主要有两个问题：一是导频信息的选择，由于信道常常是衰落信道，需要不断对信道进行跟踪，因此导频信息也必须不断的发送；二是复杂度较低和导频跟踪能力良好的信道估计器的设计。在实际设计中，导频信息的选择和最佳估计器的设计通常又是互相关联的，因为估计器的性能与导频信息的传输方式有关。
(3)信道编码和交织
为了提高数字通信系统的性能，信道编码和交织是普遍采用的方法。对于衰落信道衰落中的随机错误，可以采用信道编码；对于衰落信道中的突发错误，可以采用交织技术。实际应用中，通常同时采用信道编码和交织，进一步改善整个系统的性能。在OFDM系统中，如果信道衰落不是太严重，均衡是无法再利用信道的分集特性来改善系统性能的，因为OFDM系统自身已经具有利用信道分集特性的能力。但是，OFDM系统的结构却为在子载波间进行编码提供了机会，形成COFDM方式。编码可以采用各种码，例如分组码、卷积码等，其中卷积码的效果要比分组码好。
(4)降低峰值平均功率比
由于OFDM信号在时域上表现为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好均以峰值相加时，OFDM信号也将产生最大峰值，该峰值功率是平均功率的N倍。尽管峰值功率出现的概率较低，但为了不失真地传输这些高PAPR 的OFDM信号，发送端对高功率放大器（HPA）的线性度要求很高，从而导致
发送效率极低，接收端对前端放大器以及A/D 变换器的线性度要求也很高。因此，高PAPR 使得OFDM 系统的性能大大下降甚至直接影响实际应用。为了解决这一问题，人们提出了基于信号畸变技术、信号扰码技术和基于信号空间扩展等降低OFDM 系统PAPR 的方法。
(5)均衡
在一般的衰落环境下，OFDM 系统中均衡不是有效改善系统性能的方法。因为均衡的实质是补偿多径信道引起的码间干扰，而OFDM 技术本身已经利用了多径信道的分集特性，因此，在一般情况下，OFDM 系统就不必再做均衡了。在高度散射的信道中，信道记忆长度很长，循环前缀的长度只要很长，就够使ISI 不出现。但是，CP 长度过长必然导致能量大量损失，尤其对子载波个数不是很大的系统。这时，可以考虑加均衡器以使CP 的长度适当减小，即通过增加系统的复杂性换取系统频带利用率的提高
(6)自适应技术
采用OFDM 技术的好处是可以根据信道的频率选择性衰落情况动态地调整每个子载波上的信息比特率和发送功率，从而优化系统性能，称为自适应比特和功率分配，在许多文献中也称为自适应调制技术。在多用户情况下，如何为每个用户最优的分配系统资源，从而使系统的发送功率最低或者是系统的传输速率最高，是一个非常复杂的问题。在OFDM 系统中使用自适应技术，还应考虑频率分组、时间间隔、信道总延迟和信道估计误差等因素，其中信道估计误差对性能的影响较大[3]
。
1.3 课题研究的主要内容
(1)当一个OFDM 符号在无线信道中传输，通过采用数据加扰来抵抗频率选择性衰落的缺点，以达到分散比特错误，使其在时间上近似均匀分布。
(2)系统利用傅里叶变换过采样分析解决伪信号的出现，使系统更优化。 (3)参数的选择需要在多项要求冲突中进行折中考虑，在选择参数时进行了大量的实验验证，最后选出误码率最低的参数。
(4)为了最大限度的消除符号间干扰，通过实验分析了保护间隔和循环前缀的异同，以及得到结论，循环前缀比保护间隔使系统更优化。
(5)通过分析，选择了QPSK 调制方式，因为其是等能量调制，不会由于星座点的能量不等而带来峰值均值功率比较大的问题。
(6)通过实验，可以大概了解到OFDM 系统的性能。
第2章 OFDM 系统基本原理
2.1 原理
正交频分复用（OFDM ）技术与频分复用（FDM ，Frequency Division Multiplexing ）技术的原理十分相似。与FDM 相同的是，OFDM 把高速的数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输，不同的是，OFDM 技术更好地利用了控制方法，使频谱利用率有所提高。
2.1.1 OFDM 基本原理
OFDM 是一种特殊的多载波传输方案，它是一种调制技术，也是一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。正交频分复用是对多载波调制的一种改进。其特点为各子载波相互正交，频谱可以相互重叠，这样不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。
OFDM 技术的主要思想是将指配的信道分成许多正交子信道，在每个子信道上进行调制和传输，信号带宽小于信道的相关带宽。OFDM 将一个数据信息流串并变换为多个低速率码流(100Hz-50kHz)，每个码流用一条载波发送。OFDM 采用跳频方式选用即便频谱混叠也能保持正交的波形，所以OFDM 既有调制技术，也有复用技术。OFDM 增强了抗频率选择性衰落的能力。在单载波系统中，单个衰落或干扰会导致整条链路不可用，但在多载波系统中，只会有一小部分载波受影响。
OFDM 是允许各载波间的频率互相混叠，采用基于载波频率正交的FFT 调制，由于各个载波的中心频点处没有其他载波的频谱分量，所以能够实现各个载波的正交。不用通过很多带通滤波器来实现，而是直接在基带处理，这也是OFDM 有别于其他系统的优点之一。OFDM 的接收机也是一组解调器，它将不同载波搬移至零频，在一个码元周期内积分，其他载波由于与所积分的信号正交，所以积分为零。OFDM 的高数据速率与子载波的数量有关，增加子载波数目能提高数据的传送速率[4]
。
2.1.2 串并转换
典型的数据传输是利用串行数据流，符号被连续传输，每一个数据符号的频域
可占据整个可利用的带宽。但如果利用并行数据传输系统中，许多符号被同时传输，就可以减少那些在串行系统中出现的问题。
在OFDM 系统中，每个传输符号速率的大小大约在几十bps 到几十Kbps 之间，所以必须进行串并变换，将其转换为可以传输的OFDM 符号。由于调制模式可以自适应调节，所以每个子载波的调制模式是可变化的，因而每个子载波可传输的比特数也是可以变化的，所以串并转换需要分配给每个子载波数据段的长度是不一样的。在接收端执行相反的过程，从各个子载波处来的数据被转换回原始的串行数据。
当一个OFDM 符号在多径无线信道中传输时，频率选择性衰落会导致某几组子载波受到相当大的衰减，从而引起比特错误。这些在信道频率响应上的零点会造成在邻近的子载波上发射的信息受到破环，导致在每个符号中出现一连串的比特错误。与一大串错误连续出现的情况相比较，大多数前向纠错编码（FEC ）在错误分布均匀的情况下会工作的更有效。所以，为了提高系统的性能，大多数系统采用数据加扰作为并串转换工作的一部分。这可以通过把每个连续的数据比特随机的分配到各个子载波上来实现。在接收端，进行一个对应的逆过程解出信号。这样，不仅可以还原出数据比特原来的顺序，同时还可以分散由于信道衰落引起的连续的比特错误使其在时间上近似均匀分布。这种做法可以提高前向纠错编码的BER 性能，并且系统的总体性能也会得到改进。
2.1.3 子载波调制
一个OFDM 符号间之内包含多个经过相移键控（PSK ）或者正交幅度调制（QAM ）的子载波。其中，N 表示子载波的个数，T 表示OFDM 符号的持续时间（周期)，i d （i=0,1,2,…,N-1）是分配给每个子载波的数据符号，i f 是第i 个子载波的载波频率，矩形函数()1=t rec ,|t|≤T/2，则从y t t =时刻开始的OFDM 符号可以表示为：
()
()[]T t t t t t f j T t t rec d t s s s s i s N i i +≤≤?
??
???---=∑-=,2exp 2Re )(10π (2-1)
s s t T t t t t s +>∧≤=,0)(
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，通常采用等效基带信号来描述OFDM 的输出信号，
(
)()T t t t t t T i j T
t t rec d t s s
s
s
s N i i +≤≤??
?
???---=∑-=,2exp 2)(1
π (2-2) s s t T t t t t s +>∧≤=,0)(
其中是()t s 的实部和虚部分别对应于OFDM 符号的同相和正交分量，在实际系统中可以分别与相应的子载波的cos 分量和sin 分量相乘，构成最终的子信道和合成的OFDM 符号。在图2-1中给出了OFDM 系统基本模型的框图，其中
T i
f f c i +=。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。
图2-1 OFDM 系统基本模型框图
如图2-2所示为在一个OFDM 符号内包含4个子载波的实例。其中，所有的子载波都具有相同的幅值和相位，但在实际应用中，根据数据符号的调制方式，每个子载波都有相同的幅值和相位是不可能的。从图2-2可以看出，每个子载波在一个OFDM 符号周期内都包含整数倍个周期，而且各个相邻的子载波之间相差1个周期。这样在码元持续时间T 内正交的条件是：
()()??
?≠==?
n
m n
m dt t jw t jw T
T
n m ,0,1exp exp 10
(2-3)
接收端第k 路子载波信号的解调过程为：将接收信号与第k 路得解调载波相乘，然后将得到的结果在OFDM 符号的连续时间T 内进行积分，即可获得相应的发送信号∧
k d ，
()()dt t t T i j d t t T N k j T d s N N i N T t t s k s s ???
???-??????---=∑?--=++∧
ππ2exp 22exp 11
2221
()dt t t T N k i j d T T
t t s N N i N s s
?
∑+--=+??
????
-+-=22exp 1122
2
1π=k
d
(2-4)
图2-2 OFDM 符号中包含4个子载波
根据式(2-4)可以看到，对第k 个子载波进行解调可以恢复出期望符号。这种正交性还可以从频域的角度来解释。
根据式(2-1)，每个OFDM 符号在其周期T 内包括多个非零的子载波。因此其频谱可以看作是周期为T 的矩形脉冲的频谱与一组位于各个子载波频率上的
δ函数的卷积。矩形脉冲的频谱幅值为sinc 函数，
这种函数的零点出现在频率为
T
1整数倍的位置上。这种现象可以参见图2-3，图中给出了相互覆盖的各个子信道内经过矩形波形成的sinc函数的频谱。在每个子载波频率最大值处，所有其他子信道的频谱值恰好为零。由于在对OFDM符号进行解调的过程中，需要计算这些点上所对应的每个子载波频率的最大值，因此可以从多个相互重叠的子信道符号中提取每一个信道符号，而不会受到其它子信道的干扰。从图2-3可以看出，OFDM符号频谱实际上可以满足奈奎斯特准则，即多个子信道频谱之间不存在相互干扰。因此这种一个子信道频谱出现最大值而其它子信道频谱为零的特点可以避免载波间干扰(ICI)[3]。
图2-3 OFDM系统中子信道符号的频谱
2.1.4 DFT变换
傅立叶变换将时域和频域联系在一起，大多数信号处理使用DFT，快速傅立叶变换(FFT)是DFT计算应用的一种快速数学方法，由于其高效性，使OFDM 技术得到迅速的发展。
对于N比较大的系统来说，式(2-2)中的OFDM等效基带信号可以采用离散傅立叶逆变换来实现。为了叙述简洁，可以令式(2-2)中的0
=
s t，并且忽略矩形函数，对信号()t s以N
T的速率进行抽样，即令则得到：
()∑=
=
?
?
?
?
?
=
=
1
2 exp
N
k
k N
k
j
d
N
KT
s
s
k π()1
0-
≤
≤N
k(2-5)
可以看到k s 等效为对j d 进行IDFT 运算。同样在接收端，为了恢复出原来的数据符号，可以对进行逆变换，即DFT 得到：
∑-=??? ?
?
-=
10
2exp N k i N ik j s
d k
π ()10-≤≤N i (2-6)
根据以上分析可以看到，OFDM 系统的调制和解调可以分别由IDFT 和DFT 来代替。通过N 点的IDFT 运算，把频域数据符号变换为时域数据符号，经过射频载波调制之后，发送到无线信道中，其中每个IDFT 输出的数据符号都是由所有子载波信号经过叠加而生成的，即对连续的多个经过调制的子载波的叠加信号进行抽样得到的。
在OFDM 系统的实际应用中，可以采用更加方便快捷的IFFT/FFT 。N 点IDFT 运算需要实施2N 次的复数乘法（为了方便，只比较复数乘法的运算量），而IFFT 可以显著的降低运算的复杂度。对于常用的基2IFFT 算法来说，其复数乘法的次数仅为2N(log2)，以16点的变换为例，IDFT 和IFFT 中所需要的乘法数量分别是256次和32次，而且随着子载波的个数N 的增加，这种算法复杂度之间的差距也越来越明显，IDFT 的计算复杂度会随N 的增加而呈现二次方增长，而IFFT 的计算复杂度的增加速度只是稍稍快于线性变化。
对于子载波数量非常大的OFDM 系统来说，可以进一步采用基4IFFT 算法。在4点的IFFT 运算中，只存在与{1，-1，j ，-j}的相乘运算，因此不需要采用完整的乘法器来实施这种乘法，只需要通过简单的加、减以及交换实部和虚部的运算（当与-j ，j 相乘时）来实现这种乘法。在基4算法中，IFFT 变换可以被分为多个4点的IFFT 变换，这样就只需要在两个级别之间执行完整的乘法操作。因此，N 点的基4IFFT 算法中只需要执行()()2log 32-N N 次复数乘法或相位旋转，以及N N 2log 次复数加法[4]。
2.1.5 傅里叶变换过采样
在实际应用中，对一个OFDM 符号进行N 次采样，或者N 点IFFT 运算所得到的N 个输出样值往往不能真正的反映连续OFDM 符号的变化特性，其原因在于：由于没有使用过采样，当这些样值点被送到模/数转换器(A/D)时，就有可能导致生成伪信号，这是系统所不允许的。这种伪信号的表现就是，当以低于信号中最高频率的两倍的频率进行采样时，在当采样值被还原之后，信号中将不再含有原信号中的高频成分，呈现出虚假的低频信号。因此针对这种伪信号现象，一般都需要对OFDM 符号进行过采样，即在原有的采样点之间添加一些采样点，构成pN(p 为整数)个采样值。这种过采样的实施也可以通过利用IFFT/FFT 的方法实现，
实施IFFT 运算时，需要在原始的N 个输入值中间添加(p-1)N 个零，而实施FFT 运算时，需要在原始的N 个输入值后面添加(p-1)N 个零。
过采样实质上是一个以计算量的增加换取精确度提升的技术。根据计算得知，当所需要的子载波数并不是2的整数次幂时，需要补充零子载波，这些子载波就是按照
上面的方式补充在最中间的。同时，经过比较可以发现，在相同信噪比的情况下，过
采样下的误码率要比没有过采样的情况下低。
2.2 调制方式
可以通过改变发射的射频信号的幅度、相位和频率来调制信号。对于OFDM 系统来说，只能采用前两种调制方法，而不能采用频率调制的方法，这是因为子载波是频率正交，而且携带独立的信息，调制子载波频率会破坏这些子载波的正交特性，这是频率调制不能在OFDM 系统中采用的原因。
短波通信中可采用QPSK 、MQAM 的调制方式。正交幅度调制要改变载波的幅度和相位，是由ASK 和PAK 的结合。矩形QAM 信号星座具有容易产生的独特优点。此外，它们也相对容易解调。矩形QAM 包括4QAM 、16QAM 以及64QAM 等，因此每个星座点分别所对应的比特数量为2、4、6。采用这种调制方法的步长必须为2，而利用QPSK 调制可传输任意比特数量如1、2、3，分别对应2PSK 、4PSK 以及8PSK 。并且QPSK 调制的另一个好处就是该调制方案是等能量调制，不会由于星座点的能量不等而为OFDM 系统带来PAPR 较大的问题。但是其缺点也是显而易见的，即性能不如QAM 调制方法好，特别当Q 比较大的时候。每个子信道可采用不同的调制方式，选择时要兼顾数据速率、频谱效率以及传输的可靠性，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。
QPSK 是在2PSK （二相调相）的基础上发展而来的一种多进制相位调制。二相调相是用载波的两种相位(0, )去传输二进制的数字信息(“1”，“0”)。
B
1 A
AB
11
01
10
00
111
011
010
000
001
110
100
101
(a)2相 (b)4相 (c)8相
图2-4 多相调相的相位矢量图
如图2-4(a)所示，在现代数字微波和卫星通信中，为了提高信息传输速率，往往利用载波的一种相位去携带一组二进制信息码，如图2-4(b)、(c)所示。
QPSK 是利用载波的四种不同相位来表征传送的数字信息。在QPSK 调制中，首先对输入的二进制数据按二位数字编成一组，以此构成双比特码元。其组合共有22种，即有22种不同状态。故可以用M=22种相位或相位差来表示。这里M=22=4，故称为四相调相。同样，若采用八相调制方式，在一个码元时间内可传送3位码，其信息传送速率是二相调制方式的3倍。由此可见，采用多相调制的级数愈多，系统的传输速率愈高，但相邻载波之间的相位差愈小，接收时要区分它们的困难程度就愈大，将使误码率增加。所以目前在多相调相方式中，通常采用四相调相和八相调相。
四相调制是用载波的四种相位（起始相位）与两位二进制信息码(AB)的组合（00，01，10，11）对应。若在载波的一个周期()π2内均匀地分成四种相位，可有两种方式，即()23,,2,0πππ和()47,45,43,4ππππ两种。故四相调相电路与这两种方式对应，就有2π调相系统和4π调相系统之分。两个系统双比特码元与已调波起始相位的对应关系如表2-1所示。
表2-1 双比特码元与已调载波起始相位的关系 双比特码元
载波相位
a(I) b(Q) B 方式 A 方式 0，+1 0，+1 450
00
0，+1 1，-1 3150 2700 1，-1 1，-1 2250 1800 1，-1
0，+1
1350
900
由表分析得，相邻已调波矢量对应的双比特码元之间，只有一位不同。双比特码的这种排列关系叫格雷码。在多相调制信号进行解调时，这种码型有利于减少相邻相位误判而造成的误码，可提高数字信号频带传输的可靠性。
2.3 本章小结
OFDM 的发送端的基本原理就是把输入数据经过串并变换成N 路子信道数据，然后分别调制相应各个正交的子载波后叠加合成一起输出。其实现的根本思
基于matlab实现OFDM的编码.
clc; clear all; close all; fprintf('OFDM系统仿真\n'); carrier_count=input('输入系统仿真的子载波数: \n');%子载波数128,64,32,16 symbols_per_carrier=30;%每子载波含符号数 bits_per_symbol=4;%每符号含比特数,16QAM调制 IFFT_bin_length=1024;%FFT点数 PrefixRatio=1/4;%保护间隔与OFDM数据的比例1/6~1/4 GI=PrefixRatio*IFFT_bin_length ;%每一个OFDM符号添加的循环前缀长度为1/4*IFFT_bin_length ,即256 beta=1/32;%窗函数滚降系数 GIP=beta*(IFFT_bin_length+GI);%循环后缀的长度40 SNR=10; %信噪比dB %================信号产生=================================== baseband_out_length=carrier_count*symbols_per_carrier*bits_per_symbol;%所输入的比特数目 carriers=(1:carrier_count)+(floor(IFFT_bin_length/4)-floor(carrier_count/2));%共轭对称子载波映射复数数据对应的IFFT点坐标 conjugate_carriers = IFFT_bin_length - carriers + 2;%共轭对称子载波映射共轭复数对应的IFFT点坐标 rand( 'twister',0); %每次产生不相同得伪随机序列 baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length));%产生待调制的二进制比特流figure(1); stem(baseband_out(1:50)); title('二进制比特流') axis([0, 50, 0, 1]); %==============16QAM调制==================================== complex_carrier_matrix=qam16(baseband_out);%列向量 complex_carrier_matrix=reshape(complex_carrier_matrix',carrier_count,symbols_per
毕业论文管理系统分析与设计说明
毕业论文管理系统分析与设计 班级：信息管理与信息系统 1102 指导教师：黄立明 学号： 0811110206 姓名：高萍
毕业论文管理系统 摘要 (3) 一．毕业论文管理系统的系统调研及规划 (3) 1．1 项目系统的背景分析 (3) 1．2毕业论文信息管理的基本需求 (3) 1．3 毕业论文管理信息系统的项目进程 (4) 1．4 毕业论文信息管理系统的系统分析 (4) 1.4.1系统规划任务 (4) 1.4.2系统规划原则 (4) 1.4.3采用企业系统规划法对毕业论文管理系统进行系统规划 (5) 1.4.3.1 准备工作 (5) 1.4.3.2定义企业过程 (5) 1.4.3.3定义数据类 (6) 1.4.3.4绘制UC矩阵图 (7) 二．毕业论文管理系统的可行性分析 (8) 2.1.学院毕业论文管理概况 (8) 2.1.1毕业论文管理的目标与战略 (8) 2.2拟建的信息系统 (8) 2.2.1简要说明 (8) 2.2.2对组织的意义和影响 (9) 2.3经济可行性 (9) 2.4技术可行性 (9) 2.5社会可行性分析 (9) 2.6可行性分析结果 (10) 三．毕业论文管理系统的结构化分析建模 (10) 3.1组织结构分析 (10) 3.2业务流程分析 (11) 3.3数据流程分析 (11) 四．毕业论文管理系统的系统设计 (13) 4.1毕业论文管理系统业务主要包括 (13) 4.2毕业论文管理系统功能结构图 (13) 4.3代码设计 (14) 4.4，输入输出界面设计 (15) 4.4.1输入设计 (15) 4.4.2输出设计 (15) 4.5 数据库设计 (15) 4.5.1需求分析 (15) 4.5.2数据库文件设计 (16) 4.5.2数据库概念结构设计 (17) 五．毕业论文管理系统的系统实施 (18) 5.1 开发环境 (18) 5.2 调试与测试过程 (19)
毕业设计用matlab仿真
毕业设计用matlab仿真 篇一：【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。
如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人 类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早，现己有实用系统面世，只是对于成像条件要求较苛刻，应用范围也就较窄，国内也有许多科研机构从事这方而的研究，并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战
OFDM技术仿真(MATLAB代码)
第一章绪论 1.1简述 OFDM是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。正交频分复用是对多载波调制（MCM，Multi-Carrier Modulation）的一种改进。它的特点是各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的干扰，还大大提高了频谱利用率。 符号间干扰是多径衰落信道宽带传输的主要问题，多载波调制技术包括正交频分复用(OFDM)是解决这一难题中最具前景的方法和技术。利用OFDM技术和IFFT方式的数字实现更适宜于多径影响较为显著的环境，如高速WLAN 和数字视频广播DVB等。OFDM作为一种高效传输技术备受关注，并已成为第4代移动通信的核心技术。如果进行OFDM系统的研究，建立一个完整的OFDM 系统是必要的。本文在简要介绍了OFDM 基本原理后，基于MATLAB构建了一个完整的OFDM动态仿真系统。 1.2 OFDM基本原理概述 1.2.1 OFDM的产生和发展 OFDM的思想早在20世纪60年代就已经提出，由于使用模拟滤波器实现起来的系统复杂度较高，所以一直没有发展起来。在20世纪70年代，提出用离散傅里叶变换（DFT）实现多载波调制，为OFDM的实用化奠定了理论基础；从此以后，OFDM在移动通信中的应用得到了迅猛的发展。 OFDM系统收发机的典型框图如图1.1所示，发送端将被传输的数字信号转换成子载波幅度和相位的映射，并进行离散傅里叶变换（IDFT）将数据的频谱表达式变换到时域上。IFFT变换与IDFT变换的作用相同，只是有更高的计算效
(完整版)matlab毕业设计
以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要 本文概述了信号仿真系统的需求、总体结构、基本功能。重点介绍了利用Matlab软件设计实现信号仿真系统的基本原理及功能，以及利用Matlab 软件提供的图形用户界面（Graphical User Interfaces ,GUI）设计具有人机交互、界面友好的用户界面。本文采用Matlab 的图形用户界面设计功能, 开发出了各个实验界面。在该实验软件中, 集成了信号处理中的多个实验, 应用效果良好。本系统是一种演示型软件,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号的传输波形和变换，使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。随着当代计算机技术的不断发展，计算机逐渐融入了社会生活的方方面面。计算机的使用已经成为当代大学生不可或缺的基本技能。信号与系统课程具有传统经典的基础内容，但也存在由于数字技术发展、计算技术渗入等的需求。在教学过程中缺乏实际应用背景的理论学习是枯燥而艰难的。为了解决理论与实际联系起来的难题国内外教育人士目光不约而同的投向一款优秀的计算机软件——MATLAB。通过它可用计算机仿真，阐述信号与系统理论与应用相联系的内容，以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维、学以致用的思维习惯。以MATLAB 为平台开发的信号与系统教学辅助软件可以充分利用其快速运算，文字、动态图形、声音及交互式人机界面等特点来进行信号的分析及仿真。运用MATLAB 的数值分析及计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能将信号与系统课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览动态演示及典型例题分析等方式，形象生动的展现出来，从而使学生对所学
OFDM系统设计及其Matlab实现
课程设计 。 课程设计名称：嵌入式系统课程设计 专业班级： 07级电信1-1 学生姓名：__王红__________ 学号：_____107_____ 指导教师：李国平，陈涛，金广峰，韩琳 课程设计时间：— |
1 需求分析 运用模拟角度调制系统的分析进行频分复用通信系统设计。从OFDM系统的实现模型可以看出，输入已经过调制的复信号经过串／并变换后，进行IDFT或IFFT和并／串变换，然后插入保护间隔，再经过数／模变换后形成OFDM调制后的信号s(t)。该信号经过信道后，接收到的信号r(t)经过模／数变换，去掉保护间隔，以恢复子载波之间的正交性，再经过串／并变换和DFT或FFT后，恢复出OFDM的调制信号，再经过并／串变换后还原出输入符号 2 概要设计 1.简述OFDM通信系统的基本原理 2.简述OFDM的调制和解调方法 3.概述OFDM系统的优点和缺点 4.基于MATLAB的OFDM系统的实现代码和波形 ： 3 运行环境 硬件：Windows XP 软件:MATLAB 4 详细设计 OFDM基本原理 一个完整的OFDM系统原理如图1所示。OFDM的基本思想是将串行数据，并行地调制在多个正交的子载波上，这样可以降低每个子载波的码元速率，增大码元的符号周期，提高系统的抗衰落和干扰能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以非常适合移动场合中的高速传输。
在发送端，输入的高比特流通过调制映射产生调制信号，经过串并转换变成N条并行的低速子数据流，每N个并行数据构成一个OFDM符号。插入导频信号后经快速傅里叶反变换(IFFT)对每个OFDM符号的N个数据进行调制，变成时域信号为： [ 式 式1中：m为频域上的离散点；n为时域上的离散点；N为载波数目。为了在接收端有效抑制码间干扰(InterSymbol Interference，ISI)，通常要在每一时域OFDM符号前加上保护间隔(Guard Interval，GI)。加保护间隔后的信号可表示为式，最后信号经并／串变换及D／A转换，由发送天线发送出去。 式 接收端将接收的信号进行处理，完成定时同步和载波同步。经A／D转换，串并转换后的信号可表示为：
PCB仿真设计毕业论文
PCB仿真设计毕业论文 【摘要】 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest 仿真软件，利用IBIS模型，对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法，可以发现信号完整性问题，根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计，从而缩短设计周期。 本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题，基于信号完整性分析的PCB 设计方法，传输线基本理论，详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。 【关键字】 高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真
Abstract With the development of micro-electronics technology and computer technology，application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened. In this paper，interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily．The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity in high-speed electrocircuit design. Key Words High-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation
本科毕业设计__基于matlab的通信系统仿真报告
创新实践报告
报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽 11042232 温 靖
班 级 学 号： 指 导 老 师：
二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言 ....................................................................................................................... 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成................................................................................................................ 4 2.2 信道编译码......................................................................................................................... 4 2.2.1 卷积码的原理 ......................................................................................................... 4 2.2.2 译码原理................................................................................................................. 5 2.3 调制与解调........................................................................................................................ 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 ................................................................................................... 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ....................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调................................................................................................... 7 2.4 信道..................................................................................................................................... 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20
用MATLAB实现OFDM仿真分析
3.1 计算机仿真 仿真实验是掌握系统性能的一种手段。它通过对仿真模型的实验结果来确定实际系统的性能。从而为新系统的建立或系统的改进提供可靠的参考。通过仿真，可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈。优化系统的整体性能，衡量方案的可行性。从中选择最后合理的系统配置和参数配置。然后再应用于实际系统中。因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。 3.1.1 仿真平台 ●硬件 CPU：Pentium III 600MHz 内存：128M SDRAM ●软件 操作系统：Microsoft Windows2000 版本5.0 仿真软件：The Math Works Inc. Matlab 版本6.5 包括MATLAB 6.5的M文件仿真系统。 Matlab是一种强大的工程计算软件。目前最新的6.x版本 (windows环境)是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其工具箱中包括:数值分析、矩阵运算、通信、数字信号处理、建模和系统控制等应用工具程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。Matlab的特点是编程效率高，用户使用方便，扩充能力强，语句简单，内涵丰富，高效方便的矩阵和数组运算，方便的绘图功能。 3.1.2 基于MATLAB的OFDM系统仿真链路 根据OFDM 基本原理，本文给出利用MATLAB编写OFDM系统的仿真链路流程。串行数据经串并变换后进行QDPSK数字调制，调制后的复信号通过N点IFFT变换，完成多载波调制，使信号能够在N个子载波上并行传输，中间插入10训练序列符号用于信道估计，加入循环前缀后经并串转换、D /A后进入信道,接收端经过N点FFT变换后进行信道估计，将QDPSK解调后的数据并串变换后得到原始信息比特。 本文采用MATLAB语言编写M文件来实现上述系统。M文件包括脚本M文件和函数M文件，M文件的强大功能为MATLAB的可扩展性提供了基础和保障,使MATLAB能不断完善和壮大，成为一个开放的、功能强大的实用工具。M文件通过input命令可以轻松实现用户和程序的交互，通过循环向量化、数组维数预定义等提高M文件执行速度，优化内存管理，此外，还可以通过类似C++语言的面向对象编程方法等等。
无线通信原理 基于matlab的ofdm系统设计与仿真..
基于matlab的ofdm系统设计与仿真
摘要 OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。 本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。
第一章 ODMF 系统基本原理 1.1多载波传输系统 多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这样每个子数据流将具有较低的比特速率。用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。在单载波系统中，一次衰落或者干扰就会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到衰落或者干扰的影响。图1－1中给出了多载波系统的基本结构示意图。 图1-1多载波系统的基本结构 多载波传输技术有许多种提法，比如正交频分复用(OFDM)、离散多音调制(DMT)和多载波调制(MCM)，这3种方法在一般情况下可视为一样，但是在OFDM 中，各子载波必须保持相互正交，而在MCM 则不一定。 1.2正交频分复用 OFDM 就是在FDM 的原理的基础上，子载波集采用两两正交的正弦或余弦函数集。函数集{t n ωcos }， {t m ωsin } (n,m=0,1,2…)的正交性是指在区间(T t t +00,)内有正弦函数同理：)0()()(2/0cos *cos 00===≠?? ???=? +m n m n m n T T tdt m t n T t t ωω 其中ωπ2=T （1-1）
基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计
语音信号处理系统设计 摘要：语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，并在采集语音信号后，在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词：Matlab，语音信号，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统，实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析，
利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是： 2.1．采集语音信号。 2.2．对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3．针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4．对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。 2.6．对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7．设计图形用户界面（包含以上功能）。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号，并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等，以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更
仿真软件的电力系统继电保护仿真分析毕业设计论文 精品
前言 电力系统中的各种设备，由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作，或由于雷电、外力破坏等影响，可能发生故障和不正常运行情况。电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除，或者发出各种信号。 电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。现有的继电保护设备存在调试方法效率低，调试过程复杂，认为因素影响大，调试生产在同一场地完成设备，这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。电力系统是一个系统工程，其自动化产品需经组屏使用，对整屏仅仅采用人工对线是不够的，为了提高整屏质量，要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验，相对于原来的调试方式，投资少，体积小，接线方式更改方便，并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要，为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。 继电保护随着电路系统的发展孕育而生，随着科技的发展，保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置，再到日前广泛应用的微机保护，新技术的应用在其中起到了积极的作用。而目前电力系统的整定计算，多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线，工作耗时较长，效率较低。ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件，该模块可有效应用于继电保护整定计算，方便校验，并且可以对任意支路生成时间电流曲线（TCC曲线），可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。 本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真，首先利用ETAP进行建模，然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真，进行短路计算，获取继电保护整定所需要的数据，然后选取合适的保护方案，最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真，校验方案的可行性。 1
毕业设计论文 学生成绩管理系统
学生成绩管理系统毕业设计论文 【摘要】 (3) 1.1问题的提出 (5) 1.2现有系统存在问题的分析 (6) 1.3系统开发目标与意义 (6) 1.3.1系统开发目标: (7) 1.3.2意义： (7) 1.4可行性分析 (7) 1.4.1 经济上可行性： (8) 1.4.2技术上可行性： (8) 1.4.3运行上可行性： (8) 第二章需求分析 (9) 2.1 教育系统学生管理现状分析 (9) 2.1.1 学校工作流程分析 (9) 2.1.2 学校具体需求分析 (10) 2.1.3 系统设计思想 (11) 2.1.4 系统设计分析 (11) 2.1.5 系统功能分析 (12) 2.1.6 学生学籍系统的目标 (12) 2.2 基于B/S结构技术的应用 (13) 2.2.1 B/S结构技术发展简述 (13) 2.2.2 动态网站开发技术比较 (14) 2.2.3 本系统的开发采用https://www.wendangku.net/doc/d69707750.html,---- 一种全新的设计模式 (18) 2.2.4 面向对象的开发过程 (20) 2.2.5 开发工具的选择 (21) 2.2.6 数据库系统选择 (24) 2.2.7 开发方法的选择 (26) 2.2.8 开发本系统的意义 (27) 2.2.9 本文档编写目的 (28) 2.2.10 定义 (28) 第三章学生成绩管理系统概要设计 (29) 3.1系统设计图例说明 (29) 3.2 系统设计业务目标(业务逻辑层) (30) 3.2.1系统设计目标概述 (30) 3.2.2 用户(角色) (30) 3.2.3 假定 (31) 3.3 技术总体目标 (34) 3.3.1系统技术性能要求 (34)
基于simulink的通信系统仿真本科毕设论文
摘要 随着科学技术的发展，计算机仿真技术呈现出越来越强大的活力，它大大节省了人力、物力和时间成本，在当今教学、科研、生产等各个领域发挥着巨大的作用。使用MATLAB和SIMULINK作为辅助教学软件，一方面可以摆脱繁杂的大规模计算；另一方面还可以使学生有机会自己动手构建模型，所花费的代价要远小于实际建模。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。 本文主要探究数字频带通信系统的各种传输方式的优良特性，分别为ASK、FSK、PSK、QPSK几种基本但是非常重要的方式，并通过使用MATLAB中SIMULINK功能对各种方式进行仿真，展示数字通信系统的工作过程，最后通过数字信号的分析可以得出各种数字通信方式的误码率，并且分析得出QPSK为最佳的传输方式。主要由于QPSK信号的相位是四个正交的点，这样相对别的方式拥有最好的欧氏距离，也就是说抗干扰能力最强，而且QPSK信号产生非常简单，所以QPSK在日常数字传输中得到广泛应用。 关键字:数字通信系统,Matlab,ASK,FSK,PSK,仿真.
Abstract With the development of science and technology, computer simulation technology becomes more and more powerful vitality, it saves the manpower, material resources and time , it plays an important role in the teaching, scientific research, production and other fields. MATLAB with its powerful function in simulation software in many science and engineering talent showing itself, it becomes the most popular international computing software tools. MATLAB not only has strong function and easy operation, the user can concentrates on the research questions, and it doesn't need to spend too much time on programming. MATLAB and SIMULINK are used as the auxiliary teaching software, one can get rid of the large-scale complicated computation; on the other hand, also can make the students have the opportunity to do-it-yourself model construction, the cost to be far less than the actual modeling. Simulink is Mathworks's famous Simulink simulation environment based on Matlab platform as a professional and functional simulation tool with powerful and simple operation, it has been favored by more and more engineering and technical personnel, it builds the modeling method building is simple and intuitive, and has been in various fields has been widely applied. The excellent properties of various transmission methods this paper mainly research on digital band communication system, respectively ASK, FSK, PSK, QPSK several basic but very important, and by using the SIMULINK function in MATLAB of various simulation, to show the reader the work process of digital communication system, finally, through the analysis of digital signal can be obtained. Rate of various digital communication mode, and analysis of the transmission mode of QPSK the best. Mainly due to the phase of the QPSK signal is four orthogonal, so relative to other ways to have the best Euclidean distance, that is to say the anti-interference ability is the strongest, and the QPSK signal generation is very simple, so