基于MATLAB的OFDM的仿真.doc

13实习目的熟悉通信相关方面的知识、学习并掌握OFDM技术的原理熟悉MATLAB语言设计并实现OFDM通信系统的建模与仿真实习要求仿真实现OFDM调制解调在发射端经串/并变换和IFFT变换加上保护间隔（又称“循环前缀”）形成数字信号通过信道到达接收端结束端实现反变换进行误码分析三、实习内容实习题目《正交频分复用OFDM系统建模与仿真》原理介绍OFDM的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展这样就可以最大限度地消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。而且一般都采用循环前缀作为保护间隔从而可以避免由多径带来的子载波间干扰((ICI)。原理框图高速数据图1-1OFDM原理框图功能说明4.1确定参数需要确定的参数为：子信道子载波数FFT长度每次使用的OFDM符号数调制度水平符号速率比特率保护间隔长度信噪比插入导频数基本的仿真可以不插入导频可以为0。4.2产生数据使用个随机数产生器产生二进制数据每次产生的数据个数为carrier_count*symbols_per_carrier*bits_per_symbol。4.3编码交织交织编码可以有效地抗突发干扰。4.4子载波调制OFDM采用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM4种调制方式。按照星座图将每个子信道上的数据映射到星座图点的复数表示转换为同相Ich和正交分量Qch。其实这是一种查表的方法以16QAM星座为例bits_per_symbol=4则每个OFDM符号的每个子信道上有4个二进制数{d1d2d3d4}共有16种取值对应星座图上16个点每个点的实部记为Qch。为了所有的映射点有相同高的平均功率输出要进行归一化所以对应BPSKPQSK16QAM64QAM分别乘以归一化系数系数1.输出的复数序列即为映射后的调制结果。4.5串并转换。将一路高速数据转换成多路低速数据4.6IFFT。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sni表示i=01…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