基于MATLAB的OFDM的仿真Word格式.docx
《基于MATLAB的OFDM的仿真Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于MATLAB的OFDM的仿真Word格式.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
对上一步得到的相同分量和正交分量按照（Icｈ＋Qch＊i）进行ＩＦFT运算。
并将得到的复数的实部作为新的Iｃh，虚部作为新的Ｑch。
在实际运用中， 信号的产生和解调都是采用数字信号处理的方法来实现的,此时要对信号进行抽样， 形成离散时间信号。
由于OＦDM信号的带宽为B=Ｎ·
Δｆ，信号必须以Δt=１／B＝1/（N·
Δf）的时间间隔进行采样。
采样后的信号用sn，ｉ
表示， i＝０,1,…，N-1，则有
从该式可以看出，它是一个严格的离散反傅立叶变换（IDＦT）的表达式。
ＩDFT可以采用快速反傅立叶变换（ＩＦFT）来实现
4.7加入保护间隔。
由ＩFＦＴ运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据,并将符号尾部G长度的数据加到头部，构成循环前缀。
如果加入空的间隔，在多径传播的影响下，会造成载波间干扰ICI。
保护见个的长度G应该大于多径时的扩张的最大值。
图１-2 多径情况下,空闲保护间隔在子载波间造成的干扰
图1-3保护间隔的插入过程
4.8加窗
加窗是为了降低系统的ＰAPR，滚降系数为1/３２。
通过这种方法，可以显著地改善OFDM通信系统高的PＡPR分布,大大降低了峰值信号出现的概率以及对功率放大器的要求,节约成本。
经常被采用的窗函数是升余弦窗
（1-2）
图1－９经过加窗处理后的ＯFＤM符号示意图
４.9通过信道。
信道分为多径实验信道和高斯白噪声信道。
多径时延信道直射波河延迟波对于标准时间按照固定比率递减,因此多径时延信道参数为比率和对大延迟时间。
4.10同步。
同步是决定ＯＦＤM系统高性能十分重要的方面，实际OＦDM系统都有同步过称。
主要同步方法有使用导频,循环前缀,忙算法三种。
研究目的为同步的可以详细实现本步,基本的方针可以略过此步，假设接收端已经于发射端同步。
４.1１去掉保护间隔。
根据同步得到的数据,分别见给每个符号的同相分量和正交分量开头的保护间隔去掉。
４.12并串转换。
将每个符号分布在子信道上的数据，还原为一路串行数据。
4.13ＦFT。
对每个符号的同相分量和正交分量按照（Iｃh+Ｑch*i）进行FFT运算。
并将得到的实部作为新的Ich，虚部作为新的Qｃh。
与发端相类似，上述相关运算可以通过离散傅立叶变换（DFＴ）或快速傅立叶变换（ＦFT）来实现,即：
4.1４子载波解调
FＦT后的同相粉脸感和正交分量两组数据在星座图上对饮高的点,由于噪声和信道的影响，不再是严格的发送端的星座图。
将得到的星座图上的点按照最近原则判决为原星座图上的点，并按映射规则还原为一组数据。
4.15解码解交织。
按照编码交织对应解码,解交织的方法，还原为原始数据，并进行纠错处理。
4.１６计算误码率。
比较第2步产生的数据和接收到的数据，计算误码率ＢＥR
5.实现步骤
5.１ 1６QAM的调制函数
fuｎctiｏn [complｅx_ｑam_data]=qam16（bｉｔdaｔa）
%mｏdulａtｉonoｆ16QAＭ,modｕlａｔe biｔdaｔato １6QAＭ ｃoｍpleｘ siｇnal
Ｘ1＝ｒesｈapｅ（bitｄａta,4，lｅｎgth（bitdata）／4）'
；
d=1;
%mindistanｃeｏfｓymblｅ
for ｉ=1:
leｎｇth（bitdａｔa）/4；
for ｊ＝１：
4
X1（i，j）=Ｘ１（ｉ,j）*（2^（4-j））；
eｎd
source（i,1）=1+ｓum（X1（i,:
））;
％ｃoｎverttｏthｅ ｎumber１ｔo１６
end
mａppｉng=[－３*ｄ 3*d；
ﻩ-d3*d;
d3*ｄ；
ﻩ3＊d 3*ｄ;
ﻩ -3＊dd;
-dｄ;
ﻩdｄ;
ﻩ 3*d ｄ;
ﻩ -3*d -ｄ;
-ｄ -d;
ﻩ d -ｄ;
3*d-d;
-3＊d －3*d;
-d -3*ｄ;
d －3*d；
3＊ｄ-３＊d];
fori=1:
ｌｅngth（biｔdatａ）/4
qａｍ＿data（i,：
）=mapping（ｓourcｅ（i）,:
）;
％datamａppiｎg
end
comｐlex_ｑam＿dａｔa＝coｍplex（qam＿data（:
，1），ｑam＿datａ（:
２））;
５.216QＡＭ的解调函数。
fｕnction [ｄemodu_bit＿sｙmble]=demodｕqam１6（Ｒｘ_serｉａｌ_cｏｍplex_syｍbols）
%将得到的串行16QAM数据解调成二进制比特流
cｏmplex＿sｙmboｌs=resｈａpｅ（Rｘ_ｓerial_compｌｅｘ_ｓymboｌs,lengtｈ（Rx＿ｓerｉａl_compｌex＿sｙmboｌｓ）,1）；
d＝1；
mapｐing=[－3＊ｄ3*ｄ;
-d 3*d；
ｄ3＊d;
ﻩ ３*d 3*d；
ﻩ-３*d d;
ﻩ-ｄｄ；
d d;
３*dd;
ﻩ-３*d-d;
-d－d;
d -d;
3＊d－d；
-3＊d-3*d;
-d－3*ｄ；
ｄ -3*d；
3＊d -３*ｄ];
cｏmplex_ｍappinｇ=cｏmpleｘ（mapping（:
，1）,ｍappiｎｇ（:
，2））;
for i=１：
ｌｅngtｈ（Rx_serial＿ｃｏmplｅx_ｓymbｏls）;
ｆor ｊ=１：
１6；
ｍetｒics（j）=aｂs（complex＿sｙｍbolｓ（i，１）－comｐleｘ_maｐpｉng（j,1））;
eｎd
[ｍin_ｍetric ｄｅｃodｅ_symblｅ（i）]=min（ｍｅtrｉcs）;
%将离某星座点最近的值赋给ｄecoｄe_ｓymble（i）
ｄecode_ｂｉt_syｍbｌe=dｅ2bi（（deｃode_symbｌｅ-1）'
'
ｌefｔ-msb'
deｍodu_bit_symbｌe=reshape（ｄeｃode＿bit＿sｙｍble'
，1,lengtｈ（Rx_seriaｌ_comｐleｘ_ｓyｍbｏｌｓ）*4）;
5.3加窗函数
ｆuncｔion [ｒcosｗ]=rcoｓwinｄow（ｂeta,Ts）
%定义升余弦窗,其中beta为滚降系数,Ts为包含循环前缀的OFＤM符号的长度,Tｓ为正偶数
t=０:
（１+bｅta）*Ｔs；
rｃｏsw=zｅros（1,（１+ｂeta）*Ts）;
fｏr ｉ=1:
beｔa*Ｔｓ;
ｒｃosw（i）=０.5＋0.5*coｓ（ｐｉ+t（i）*pi/（bｅta*Tｓ））;
ｅｎd
ｒcｏsw（bｅta*Ts+１:
Ts）＝1；
forｊ=Tｓ+1：
（1+beta）*Ts+１;
rcosｗ（j-１）=0.5+0．5＊cos（（t（j）-Ｔs）*pi/（beｔa*Tｓ））;
rcosw=rcoｓw'
;
%变换为列向量
５.4 OＦDＭ主程序
ｃlｅarall;
closeall；
ｃａrrieｒ_count=２00;
%子载波数
ｓymbols_ｐｅr＿caｒrｉer=12;
%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=５12;
％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即保护间隔长度为128
ｂeｔａ=１/3２；
%窗函数滚降系数
GIP=bｅtａ*（ＩFFＴ_biｎ_ｌｅngth+GＩ）;
%循环后缀的长度20
SNR=１５;
%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
ｂaseｂaｎd_ｏut＝rｏuｎd（rand（1，bａｓeｂａnd＿out＿leｎgth））；
%输出待调制的二进制比特流
%======＝=＝===＝＝1６ＱＡM调制＝===＝===＝===＝＝=＝＝＝===========＝＝=====
complex_ｃarrieｒ_maｔrｉx=qａm１6（basebaｎd_oｕt）;
%列向量
complex_carrier_ｍatrix＝reshapｅ（complｅx_caｒrieｒ＿ｍatrix'
cａrrｉｅr_count，syｍbols_ｐeｒ＿ｃarｒier）'
%ｓｙmbols＿per＿ｃarｒier*carrｉer＿coｕnt矩阵
fｉgure
（1）;
ｐlｏｔ（ｃｏｍplex＿caｒｒier_matrｉx,'
*r'
）；
%1６ＱAM调制后星座图
title（'
16ＱＡM调制后星座图'
）
axiｓ（[－4,4,-4,4]）;
ｇriｄon
%＝==＝==＝==＝=＝=＝===IFFT======＝＝==＝=＝===========＝==
IFFT_ｍｏdｕlａtiｏｎ＝zeroｓ（ｓymbols_pｅr_carｒier,IFＦT_ｂiｎ＿lｅnｇth）;
％添0组成IＦFT＿ｂin_leｎgtｈIFFT运算
IFFＴ＿moduｌａｔion（：
，cａｒrieｒs ）=comｐlｅx_ｃarriｅr_matrix;
％未添加导频信号,子载波映射在此处
ＩFＦT_mｏdulatｉoｎ（:
conjｕgａtｅ_cａrrｉers）= coｎj（comｐlex_cａrrｉer_ｍaｔrｉx）;
%共轭复数映射
％=＝＝===========＝===＝==＝=＝==＝==＝=====＝====＝=＝=＝===＝=＝===＝==＝====＝==
siｇnaｌ＿afteｒ_ＩFFＴ=iffｔ（IFFT_ｍoduｌatｉon,IFFT_bin_lenｇth,2）；
％OFDM调制即IFFT变换
ｔime_wａve_ｍatｒix =siｇnal＿aｆｔeｒ_IFFT;
%时域波形矩阵，行为每载波所含符号数，列ITTF点数,N个子载波映射在其内,每一行即为一个OFDM符号
％===＝＝======＝===＝=＝========＝======＝==＝========＝=============
%＝＝=======＝======＝＝＝=＝添加循环前缀与后缀=＝==＝==＝===＝＝============＝＝＝===＝＝==＝
XX=ｚeｒos（symbols_per_carriｅr，IＦFＴ_bin＿lｅngth＋GI+GIP）；
ｆoｒk=１:
ｓymbolｓ_ｐer_carrｉer;
foｒi＝1:
ＩＦFT_bin_leｎgtｈ;
XX（ｋ,ｉ+ＧI）=signal＿after_ＩFFT（k,i）;
eｎd
ｆor i＝１：
ＧI；
XX（k,i）=siｇnal_after_IFFT（k，i+ＩＦFT＿biｎ_lenｇｔh-GＩ）;
％添加循环前缀
eｎd
forｊ=１:
GＩP;
XX（k,IFＦＴ_bin_lengｔh+GＩ+j）=ｓigｎaｌ＿aftｅr_IFFT（k，ｊ）;
%添加循环后缀
end
ｅｎｄ
tｉme＿ｗave_mａtrix_cp=ＸX;
％添加了循环前缀与后缀的时域信号矩阵,此时一个OFDM符号长度为ＩFFＴ＿ｂin＿lengtｈ+ＧI＋GIＰ＝66０
%=======＝＝=====ＯFDＭ符号加窗=＝======＝====＝======＝=＝=====＝====＝=＝=＝==＝=
wiｎdｏｗed_ｔｉmｅ_ｗave＿matｒix_cp=ｚｅrｏs（1，IFFT＿bｉn_lｅnｇth+ＧI+GIP）;
ｆoｒi= 1：
symboｌs_ｐer＿ｃarｒｉｅr
windowed_tｉme＿ｗaｖｅ＿ｍaｔｒix＿cp（i,:
）= ｒeaｌ（ｔimｅ_wａve＿matrix＿cp（i,：
））.＊ｒｃoswinｄow（betａ，IFFT_biｎ_ｌength+ＧI）'
%加窗升余弦窗
end
%＝=＝===＝======＝===＝==＝＝==生成发送信号，并串变换==＝=＝==＝========＝=＝=＝＝=＝＝=＝＝======================
wｉnｄoweｄ＿Tx_ｄata=zeroｓ（1,ｓymbols＿ｐeｒ_cａｒrｉer*（IFFT_bｉｎ_lengｔｈ+GI）+GＩP）;
ｗindoｗed_Tx_dａta（1:
IFFT_bin＿ｌｅngth+GＩ＋GIP）=wｉnｄowed_ｔimｅ_ｗａve_matrix_cp（1,:
fｏri =1：
ｓyｍbolｓ_pｅr_cａrｒｉer-1;
ｗiｎdowed_Tｘ_datａ（（IＦFT＿bin_leｎgth+GI）*ｉ+1:
（ＩＦFＴ_ｂin_ｌｅngth+ＧI）*（i+1）＋GＩP）=ｗｉnｄowed_ｔiｍe_wavｅ_matrix_cp（i+1，:
%并串转换,循环后缀与循环前缀相叠加
％====＝=======＝=====＝===＝＝==＝==＝==＝===＝=======＝=＝=＝==＝===
Tx_dａta＝ｒesｈape（windowed_time_wave_mａtrix_cp'
，（syｍbolｓ_ｐer_ｃaｒrieｒ）*（IFＦT_ｂｉn_ｌｅｎｇtｈ+GI+GＩP）,1）＇；
%加窗后循环前缀与后缀不叠加 的串行信号
%=＝====＝============＝=＝＝==========＝＝==＝=＝=＝===＝===＝==＝====＝＝==＝=＝＝
teｍｐ_ｔiｍe1 ＝ （symbols_per_carrｉeｒ）*（IFFT_bｉn＿leｎgｔh＋GI＋GＩP）;
％加窗后循环前缀与后缀不叠加发送总位数
figｕre
（2）
subplｏｔ（2,1,1）;
ｐlｏt（0:
temｐ_tiｍｅ１－1,Tx_data ）；
%循环前缀与后缀不叠加发送的信号波形
ｇridoｎ
yｌabel（'
Ampｌituｄe（ｖolｔｓ）'
xlaｂel（'
Time（sampleｓ）'
循环前后缀不叠加的OFDＭＴｉmｅSigｎaｌ'
temp_ｔime2=ｓｙmbols＿pｅｒ_ｃaｒrier*（ＩFFT_biｎ_length+GI）＋GIＰ；
suｂｐlot（２,１,2）；
tｅmｐ_tiｍe2-1，ｗindｏwed_Tx＿dａta）;
％循环后缀与循环前缀相叠加发送信号波形
griｄoｎ
ylaｂeｌ（＇Aｍplｉtｕde（ｖｏlts）'
xｌaｂel（＇Tｉme（samples）'
循环前后缀叠加的OFDＭTiｍe Signal'
%=＝=＝===＝==＝==＝=加窗的发送信号频谱=＝==＝=＝＝==＝===＝＝＝==＝====＝＝===＝＝==
symbols_per_average=ｃeiｌ（ｓｙmboｌｓ_ｐeｒ_cａrrier／5）;
％符号数的1/5，10行
aｖg_temp＿timｅ=（IFFT＿bｉn_length+ＧI+ＧIP）＊symbols_per＿aｖｅrage;
％点数,１0行数据,10个符号
avｅrａｇes=floor（ｔemp＿tｉme1/ａvg_ｔeｍp_tiｍe）;
average＿ｆｆｔ（１：
ａvg_temp_time）=0;
%分成5段
fora＝ 0:
（aveｒages－1）
subｓｅt＿ofｄm ＝ Tx_ｄata（（（ａ＊ａvg_teｍp_time）＋1）:
（（ａ＋1）*avg_tｅｍｐ＿time））;
％利用循环前缀后缀未叠加的串行加窗信号计算频谱
ｓubset_ofdm_f ＝abs（fｆｔ（subseｔ_ｏfdm））；
%分段求频谱
average_fft=aｖerage_ｆfｔ+（suｂset_ofｄm_f／ａvｅrａgｅs）;
%总共的数据分为5段,分段进行FFT，平均相加
ｅnd
avｅｒａge_ffｔ_log= 20＊log10（aｖerage_ｆft）;
fｉgure（３）
subploｔ（２,１,2）
pｌot（（0:
（avg＿temp_tｉｍｅ-1））/avｇ_ｔemp＿time,aveｒａgｅ_fft_loｇ）%归一化0/ａvg＿teｍp＿timｅ:
（avg_ｔemp_tiｍe-1）／avｇ_teｍｐ＿ｔiｍe
hoｌdon
plｏt（0:
1/IFFT_biｎ_lｅｎgth:
1，-35,＇rｄ＇）
gridon
aｘis（[00.5-4０max（average_fft_lｏg）]）
ylabel（＇Maｇｎｉtｕｄe （dB）'
xlaｂｅｌ（'
Nｏrmaｌｉzed Freｑueｎｃy（０．5 = ｆs／２）'
tiｔlｅ（'
加窗的发送信号频谱'
％=====＝=＝=＝=====＝=＝＝=添加噪声=======＝=＝＝＝=＝===＝======＝=＝======
Tx_siｇnal_ｐower＝vaｒ（wｉndoweｄ＿Tｘ_datａ）;
%发送信号功率
lｉneaｒ_ＳNＲ=1０^（ＳＮR/１０）;
%线性信噪比
noisｅ_ｓｉgma＝Ｔx_signal_pｏweｒ/linｅar_SNR；
ｎｏiｓｅ＿sｃaｌｅ_faｃtor＝sqrt（ｎoiｓe_sigma）;
%标准差ｓｉｇma
noisｅ=ranｄｎ（1,（（ｓymbols_per_carriｅｒ）＊（ＩFFT_bin_lｅnｇｔh+GI））+GIP）*ｎｏise_sｃaｌe_ｆactｏｒ;
%产生正态分布噪声序列
Rx＿dａta=windｏwed＿Tｘ_ｄata +noise;
%接收到的信号加噪声
%=＝=＝==＝====＝＝======＝＝接收信号 串/并变换去除前缀与后缀＝=======＝=====＝=＝===＝===＝=＝=======＝＝=＝====
Rx_datａ_matｒix＝ｚｅros（ｓyｍbols_per_carriｅr,IFFT_biｎ＿lｅｎｇtｈ+ＧI+GIP）;
fori＝1:
symbｏls＿pｅr_carriｅr;
Rx_data_mａtｒix（i,：
）＝Ｒx＿data（1,（i-1）*（IＦFT＿bin_lｅngth+GI）＋１:
i*（IFFT_ｂin_ｌｅnｇtｈ+GI）+ＧIP）;
%串并变换
Rx_data_comｐlex_mａｔrix=Rx_dａta_ｍaｔrｉｘ（:
GI＋1:
IＦＦT_bｉn_ｌeｎgｔｈ+ＧＩ）;
％去除循环前缀与循环后缀,得到有用信号矩阵
%==＝＝＝==＝＝＝＝==＝＝=＝＝=＝==＝＝============＝======＝=＝====＝=＝＝=＝=====＝
% OFDＭ解码16QAM解码
%==＝==＝=＝==＝======ＦFＴ变换＝===＝======＝====＝=＝======＝＝==＝=＝=
Ｙ1=fft（Ｒx_data_complｅx_matｒix,ＩFFT＿bin_lengｔｈ,2）;
％ＯFDM解码即ＦFT变换
Rx＿carriers=Y１（：
cａrriｅｒs）;
%除去IFFＴ/FＦＴ变换添加的0，选出映射的子载波
Rx＿ｐhａse ＝anglｅ（Rx_caｒriers）;
%接收信号的相位
Rｘ_mag=abs（Rx_ｃaｒriers）;
%接收信号的幅度
fｉgure（4）;
polar（Rx＿phａsｅ,Rx_mａg，'
bｄ＇）；
%极坐标坐标下画出接收信号的星座图
titｌe（＇极坐标下的接收信号的星座图'
%======＝＝=======＝=======＝====＝==＝=＝=========
升级会员 