OFDM调制解调系统仿真与结果分析样本.docx
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OFDM调制解调系统仿真与结果分析样本
4系统仿真与性能分析
4.1仿真参数设立
结合OFDM调制解调系统原理图与仿真流程图，基于MATLAB软件平台，设立系统仿真参数，如表4-1所示：
表4-1MATLAB仿真参数设立
IFFT点数
1024
子载波数
200
位数/符号
2
符号数/载波
50
信噪比SNR（dB）
5
调制方式
QPSK（BPSK、16QAM、64QAM）
由OFDM系统原理和仿真流程可知，由信源产生一种待传播二进制随机信号。
此处，咱们以QPSK调制为例，依照表4-1设立系统默认仿真参数，子载波数目1024个，每个子载波中OFDM符号数为50个，每OFDM符号数所含比特数为2bit，信噪比（SNR）为2dB，通过运算、取整等操作，可产生一组包括0（子载波数
符号数/载波
位数/符号）个由0和1构成一维随机二进制数组，即待传信号，截取待传信号前101（0—100）个码元，其相应波形与通过OFDM系统传播、解调还原后所得到信号波形，如图4-1所示：
图4-1待传播信号与解调还原信号对比图
由图4-1可知，通过系统发送、传播、解调过后信号通过并串变换后，还原后所得到信号与原信号相比，存在数据出错状况，即产生误码，此时误码率如图4-3所示：
图4-2默认参数下QPSK调制系统误码率
误码率（SER）是衡量数据在规定期间内数据传播精准性指标。
即，数据通过通信信道传播后来，接受端所接受到数据与发送端发送原始数据相比，发生错误码元个数占发送端发送原始数据总码元个数之比，误码率计算公式如下所示：
误码率=错误码元数/传播总码元数
一种通信系统在进行数据传播时误码率越小，则阐明该通信系统传播精准度越高。
4.2OFDM系统仿真实现
以QPSK调制为例，系统仿真参数为默认值。
即，子载波数目1024个，每个子载波中OFDM符号数为50个，每OFDM符号数所含比特数为2bit，信噪比（SNR）为2dB。
4.2.1待传信号与还原信号
图4-3待传信号与还原信号码元波形
由仿真参数默认值及仿真程序，信源产生随机序列长度为0（子载波数
符号数/载波
位数/符号），大小介于0到1之间，通过取整后即得到长度为0，大小为0或1待发送一维随机二进制数组。
将待传信号通过发送端输入OFDM系统，通过系统传播后，到达接受端，还原后得到一组二进制数组即为完毕OFDM调制解调和传播信号。
4.2.2发送端OFDM载波幅度谱和相位谱
图4-4OFDM载波幅度谱与相位谱
待传信号通过OFDM系统发送端输入系统后，通过QPSK调制产生调制信息，通过串/并变换后加入子载波，再通过迅速傅里叶逆变换（IFFT）生成OFDM符号，其载波幅度谱和相位谱如图4-3所示。
在OFDM调制解调系统中，若在IFFFT间隙内子载波都存在整数个周期，则子载波之间完全正交。
然而，当浮现频偏时，IFFFT间隙内子载波周期个数不再是整数倍，从而导致载波间干扰产生。
4.2.2分离OFDM符号子载波波形
图4-5分离OFDM符号子载波时域波形
如图4-5表达一种符号周期内OFDM符号子载波波形，子载波之间互相正交，是OFDM正交性主线体现。
在时间间隔t内，每一种子载波正好有整数个周期，即每一种子载波频率是基本频率整数倍，在一种符号周期内，两个相邻子载波周期数相差一种周期，两者之间互相正交，保证了每一种子载波都可以被单独接受并且独立解调，而不受其她载波干扰影响。
4.2.2OFDM信号功率密度谱
图4-6载波数200OFDM信号频谱密度谱
如图4-6所示，子载波个数为200OFDM符号功率密度谱，图中横轴表达归一化频率，纵轴表达归一化幅度衰减（单位：
dB）。
咱们懂得，OFDM符号功率密度谱下降速度，随着OFDM子载波个数增长而增快。
为加速OFDM信号功率谱带外衰减某些下降，普通采用对每个OFDM时域符号加窗方式，使OFDM符号周期边沿幅度值逐渐过渡到零，这与成型滤波原理相似。
成型滤波是在频域加平方根升余弦窗，减少时域信号拖尾振荡，而OFDM符号则是在时域加升余弦窗，减少频域信号拖尾振荡，使带外衰减速度加快。
4.2.2接受端OFDM载波幅度谱和相位谱
图4-7OFDM载波幅度谱和相位谱
OFDM信号通过信道传播后，到达接受端，在接受端通过串并变换和迅速傅里叶变换，得到并行频域OFDM符号，其幅度谱和相位谱如图4-7所示。
4.3仿真性能分析
4.3.1在不同调制方式下，系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系
1.OFDM系统在QPSK调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线：
表4-2系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表
SNR（dB）
1
2
3
4
5
6
7
8
BER（%）
0.14214.29
10.17
6.69
4.63
2.09
01.36
0.37
0.14
SNR（dB）
9
10
11
12
13
14
15
16
BER（%）
0.055
0.005
0
0
0
0
0
0
由表4-2中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线如下图所示：
图4-8系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线
2.OFDM系统在BPSK调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线：
表4-3系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表
SNR（dB）
1
2
3
4
5
6
7
8
BER（%）
SNR（dB）
9
10
11
12
13
14
15
16
BER（%）
由表4-3中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线如下图所示：
图4-9系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线
由上面误码率曲线图可以看出，在系统参数一致状况下，对OFDM系统分别进行QPSK和BPSK两种调制，随着系统信噪比不断增大，系统误码率在不断减小，当信噪比达到某一临界值时，系统误码率达到零值。
由于随着系统信噪比增长，系统噪声功率有所下降，因而误码率也随之下降。
由于多径效应引起频率选取性衰落，对系统误码率产生了很大影响，严重影响了OFDM系统性能，对QPSK调制影响尤为明显。
故而，BPSK调制方式系统性能好于QPSK调制方式。
3.OFDM系统在16QAM调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线：
表4-4系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表
SNR（dB）
1
2
3
4
5
6
7
8
BER（%）
SNR（dB）
9
10
11
12
13
14
15
16
BER（%）
由表4-4中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线如下图所示：
图4-10系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线
4.OFDM系统在64QAM调制方式下系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线：
表4-5系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系表
SNR（dB）
1
2
3
4
5
6
7
8
BER（%）
SNR（dB）
9
10
11
12
13
14
15
16
BER（%）
由表4-5中数据可绘制出系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线如下图所示：
图4-11系统误码率（BER）与信噪比（SNR）关系曲线
由上面误码率曲线图可以看出，在系统参数相似状况下，对OFDM系统分别进行16QAM和64QAM两种调制，随着系统信噪比不断增大，系统误码率在不断减小，而随信噪比进一步增大，误码率也越来越小，当信噪比达到某一临界值时，系统误码率达到零值。
当信噪比相似时，16QAM调制误码率明显比64QAM调制误码率低，并且16QAM调制方式性能也明显好于64QAM调制方式。
综上所述以及系统误码率曲线可以看出，在相似信噪比条件下，采用BPSK和QPSK调制方式比采用16QAM和32QAM调制方式系统误码率要小。
但MPSK调制在性能方面却不如QAM调制，特别当M比较大时候，这种差别尤为明显。
若把每个子载波所包括比特数量限制在4bit之内，MPSK调制性能较好。
矩形QAM信号星座具备容易产生独特长处，并且，相对容易解调。
总之，在系统性能上QAM调制优于MPSK调制。
而在系统误码率方面，相似信噪比条件下，QAM调制下系统误码率不不大于MPSK调制。
4.3.2系统误码率（BER）与信号帧长度关系
由仿真程序可知，信源产生二进制随机序列长度=（子载波数
符号数/载波
位数/符号），故，可以通过变化系统子载波数或每个载波所包括符号数来达到变化信号帧长度目，并且保持其她条件不变，观测系统误码率（BER）与信号帧长度关系。
1.系统误码率（BER）与子载波个数关系曲线：
表4-6系统误码率（BER）与信号帧长度关系表
子载波个数
10
30
50
70
90
110
130
150
BER（%）
0
0
0
0.0286
0.1000
0.2818
0.6923
0.9400
子载波个数
170
190
210
230
250
260
280
300
BER（%）
1.5824
1.9526
2.7619
3.7609
3.8667
4.5731
5.1357
6.2767
由表4-6中数据可绘制出系统误码率（BER）与信号帧长度（子载波个数）关系曲线如下图所示：
图4-12系统误码率（BER）与信号帧长度（子载波个数）关系曲线
2.系统误码率（BER）与每个载波所包括符号数关系曲线：
表4-7系统误码率（BER）与信号帧长度关系表
符号数/载波
10
20
30
40
50
60
70
80
BER（%）
02．3750
2.025
2.675
3.025
2.7250
2.6958
2.4607
2.4156
符号数/载波
90
100
110
120
130
140
150
160
BER（%）
2.4889
2.6325
2.4409
2.3042
2.5904
2.5196
2.4225
2.4875
由表4-7中数据可绘制出系统误码率（BER）与信号帧长度（子载波个数）关系曲线如下图所示：
图4-12系统误码率（BER）与信号帧长度（子载波个数）关系曲线
结论（宋体小三加粗居中段前段后1行）
（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
致谢（宋体小三加粗居中段前段后1行）
（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
注释（宋体小三加粗居中段前段后1行）
[1]XXXXXXXXXXXX（宋体小四）
[2]XXXXXXXXXXXX
......
参照文献（宋体小三加粗居中段前段后1行）
（内容宋体小四）参照文献按在正文中浮现顺序列于文末，请采用GB7714－87《文后参照文献著录规则》新规定，其中涉及作者、书名/文章名、出版社（需要加都市名）/刊名、出版年份/刊发卷期、起止页码。
其中：
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体例如下：
附录（宋体小三加粗居中段前段后1行）
（内容宋体小四首行缩进2字符）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（列示有参照价值但不适当放在正文中内容，如公式推演、编写算法语言等。
如有各种附录，应以A、B等编号，例：
附录A。
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