OFDM仿真可编辑修改word版Word格式.docx

1、5串并转换。将一路高速数据转换成多路低速数据6IFFT。2 , 110 , 142 .输出的复数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=Nf， 信号必须以t=1/B=1/（Nf）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sn,i= 1 N -1 Sk =0n,ke j2 ik / N从该式可以看出，它是

2、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。保护时间 FFT积分时间OFDM符号周期图 1-2 多径情况下，空闲保护间隔在子载波间造成的干扰8加窗图 1-3 保护间隔的插入过程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，

3、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w（t ）0.5 + 0.5cos（ + t （ Ts ）=1.00 t Ts Ts t Ts0.5 + 0.5cos（t - Ts ） （ Ts ）Ts t （1 + ）Ts（1-2）图 1-9 经过加窗处理后的 OFDM 符号示意图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。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，

4、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。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。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。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：Rn,k 1 N -1n,ii=0e- j2ik / N14子载波解调FFT 后的同相粉脸感和正交分

5、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。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。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 BER17统计误码率使用 for 循环，将 SNR 从 0dB 到 30dB 逐五变化，运行主函数，统计误码率，画出误码率曲线。四、仿真结果及结论16QAM下 下 下 下 下 下4321-1-2-3-4-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4下 下 下 下 下 下 下 下 下 OF

6、DM Time SignalAmplitude （volts）0.5-0.50 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Time （samples）下 下 下 下 下 下 下 下 OFDM Time Signal-0.50 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000下 下 下 下 下 下 下 下 下2010-10-20-30-400 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5Normalized Frequency （0.5 = fs/2）下 下 下 下 下 下 下 下 下

7、下 下 下 下180 0270XY下 下 下 下 下 下 下 下 下 下-4 -3 -2 -10 1 2 3 4下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100100Rayleigh fading10-110-210-30 5 10 15SNR1该函数基本能实现本次实验的要求，概括了 OFDM 主要的实现过程，能画出每一个步骤的图像，更具体形象地反应了 OFDM 的过程。同时也能统计并绘制出在不同信噪比情况下的误码率曲线。五、总结与体会本程序没有添加信道估计部分，与峰

8、均值仿真，如果添加了将更加完善对 OFDM 的研究。且通过本次仿真实验，让我更加清楚地明白了 OFDM 调制技术的过程与其优缺点。OFDM 技术的优点主要有：（1）OFDM 调制方式适用于多径和衰落信道中的高速数据传输。当信道因为多径的影响出现频率选择性衰落时，只有落在频率凹陷处的载波及其携带的信息受到影响，其它子载波未受损害；。（2）在 OFDM 调制方式中，通过插入保护间隔，可以很好地克服符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）（3）由于 OFDM 各子载波相互正交，允许各子载波有 1/2 重叠，因此可以大大提高频谱利用率：（4）由于深度衰落而丢失的一些子载波可通过编码、交织等措施来很好

9、的恢复，提高系统抗误码性能，且通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力；（5）OFDM 技术抗脉冲及窄带干扰的能力很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道；（6）与单载波系统相比，对采样定时偏移不敏感。OFDM 技术的缺点主要有：（1）由于要求各子载波正交，所以对频率偏移和相位噪声很敏感；（2）由于各子载波相互独立，峰值功率与均值功率比相对较大，且随子载波数目的增加而增加。高峰均比信号通过功放时，为了避免信号的非线性失真和带外频谱再生，功放需要具有较大的线性范围，导致射频放大器的功率效率降低。六、主要仿真代码clear all;close all;carrier_count=200;

10、%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 1/61/4GI=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 128beta=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 d

11、B%=%=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=rou

12、nd（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_ca rrier*carrier_count 矩阵figure（1）;plot（complex_carrier_matrix,*r）;%16QAM 调制后星座图title（16QAM 调制后星

13、座图）axis（-4, 4, -4, 4）;grid on%=IFFT=IFFT_modulation=zeros（symbols_per_carrier,IFFT_bin_length）;%添 0 组成 IFFT_bin_length IFFT 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

14、（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）; for k=1:symbols_per_carrier;for i=1:IFFT_bin_length; XX（k,i+GI）=signal_after_IFFT（k,i）

15、;endGI;XX（k,i）=signal_after_IFFT（k,i+IFFT_bin_length-GI）;%添加循环前缀for j=1:GIP;XX（k,IFFT_bin_length+GI+j）=signal_after_IFFT（k,j）;%添加循环后缀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）; for i = 1:

16、symbols_per_carrierwindowed_time_wave_matrix_cp（i,:） =real（time_wave_matrix_cp（i,:）.*rcoswindow（beta,IFFT_bin_length+GI）%加窗 升余弦窗%=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,:s

17、ymbols_per_carrier-1 ;windowed_Tx_data（IFFT_bin_length+GI）*i+1:（IFFT_bin_length+GI）*（i+1）+GIP）=windowed_time_wave_matri x_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）*

18、（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ylabel（Amplitude （volts） xlabel（Time （samples）title（循环前后缀不叠加的 OFDM Time Signaltemp_time2 =symbols_per_carrier*（IFFT_bin_length+GI）+GIP; subplot（2,1,2）;temp_time2-1,windowed_Tx_dat

19、a）;%循环后缀与循环前缀相叠加 发送信号波形循环前后缀叠加的 OFDM Time 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for a = 0:（ave

20、rages-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endaverage_fft_log = 20*log10（average_fft）; figure （3）subplot（2,1,2）plot（0:（avg_temp

21、_time-1）/avg_temp_time, average_fft_log）%归一化 0/avg_temp_time : （avg_temp_time- 1）/avg_temp_timehold on1/IFFT_bin_length:1, -35, rd） grid onaxis（0 0.5 -40 max（average_fft_log） ylabel（Magnitude （dB）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l

22、inear_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 sigmanoise=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=

23、zeros（symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP）; for i=1: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%=