OFDM系统仿真文档良心出品

1、OFDM系统仿真一、OFDM根本原理把一个高速率的数据流分解成很多低速率的子数据流, 以并行的方式在多个子载波上传输,子载波间彼此保持相互 正交的关系以消除子载波间数据的干扰.1 .串并变换在并行数据传输系统中,许多符号被同时传输,每个传输符号速率的在几十bit/s到几十kbit/s之间检错码和纠错码,数据加扰作为串并变换工作的一部 分,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,将比特错误位置的随机化可以提升前向纠错编码对性能,并且系统的总的性能也得到改 进.2 .子载波调制N .4s(t)=ReC direct(t -tsU =0一个OFDM符号之内包含多个经过相移键控(PSK

2、)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 问,d(i=0,1,2,.n-1)是分配给每个子载波的数据符号,fi是第i个子载波的载波 频率,矩形函数rect(t)=1, |t E%,那么从t=ts开始的OFDM符号可以表示为： -1)exp j2-：(fc ；)(t-ts) ,ts Mts Ts(t )=0,其他其中,s(t)的实部和虚局部别对应于 OFDM符号的同相和正交分量,在实际 系统中可以分别于相应子载波的 cos分量和sin分量相乘,其中,fi = fc+i/T 在接收端将接收到的同相和正交分量映射回数据信息,完成子载波调解.OFDM

3、系统根本模型框图3. OFDM 的 IDFT/DFT 实现对于N比拟大的系统来说,式2中的OFDM复等效基带信号可以采用离散 Fourier逆变化(IDFT)方法来实现.令式2中的ts=0,并且忽略矩形函数,对信 号s以T/N的速率进行抽样,即令t=kT/N,(k=0,1,.N-1),可以得到：N 42 二iksk=s(kT/N)八 di exp( -j ),(0 k 导频子载波的个数4umber of sub carriers, tot al)总的子载波个数52 (Nsd +K虻)抽样速率20MHzOFDM符号间隔4ua(80chip)循环前鳏长度(保护间隔)O.Sus(16ch.ip)FF

4、T 屣 Im-3 二呵&4dlM调制方式BPSK、QPSK. 16QAM、64QAM编码方式L2卷积约束法度为7,可选择打乱比特速率6、9、1S.14、36、48, 54Mbits子戟波频率间隔(纣)03125MHz(20MHz 64)练习(Preamble)序列长度16uS(T that-Ttiif)2.练习符号练习符号用来进行同步,练习符号由 2局部组成：10个相同的短练习符 t1t100 (为正常OFDM符号时间的1/4)和2个相同的长练习符号T1T2 (时 间长等于正常的OFDM符号时间长度),总的练习时间长度为 16us.TIT2SIGNAL ：GI： UAtAl DKTA2di;数

5、据%号检测,MC*相宣钎 精频率偏移估计速度,偏移估计,信道估过长度信息苻号定时3.Signal 域练习符号之后紧跟着Signal域RATELENGTHSIGNAL TAILR1R2R3R4 R0 1l |2 13 4LSBMSB P 0 0 0 0 0 05 I 6 7 8 9 1011 Il213ll4 1516 171819 2021 2)23传送顺序 Signal域中的信息比特经过BPSK调制以及效率为1/2的卷积编码,这样就可 以得到6Mbit/s的信息传输速率,这也是IEEE 802.11a中规定的最低信息速率.随后LENGTH域的长度为12个比特,用于指示MAC请求PHY发送的P

6、SDU 的字节个数.4.Data域的扰码及解扰X7 X6 X5X4 X3 X2 X1Data域包括Service、PSDU、尾比特以及填充比特.在送入卷积编码器要 先经过加扰处理,也就是用一长为 127的帧同步码来对Data域进行加扰.三、IEEE 802.11a系统的仿真 单径信道410OFDM系统误比特率性能QPSK理想信道估计QPSK训炼符号信道估计*16IAM理想信道估计Y- 16QAM练习符号信道估计101520信噪比EbN.2530 2径信道10OFDM系统误比特率性能-OPSK单程信道V QPSK 2程信道一 16-QAM单程信道*16-QAM雅信道-2 O-310 1111生0

7、51015202530信噪比EbNo源代码:clear all% 参数设置局部%Nsp=52;%系统子载波数不包括直流载波Nfft=64;Ncp=16;%循环前缀长度Ns=Nfft+Ncp;% 1个完整OFDM符号长度noc=53;%包含直流载波的总的子载波数Nd=6;%每帧包含的OFDM符号数不包括练习符号% FFT长度M1=4;M2=16;sr=250000;% OFDM符号速率EbNo=0:2:30;%归一化信噪比Nfrm=10000;%每种信噪比下的仿真帧数ts=1/sr/Ns;% OFDM符号抽样时间间隔t=0:ts:(Ns*(Nd+1)*Nfrm-1)*ts;%抽样时刻fd=100

8、;%最大多普勒频移h=rayleigh(fd,t);%生成单径Rayleigh衰落信道% QPSK调制 % 16-QAM 调制h1=sqrt(2/3)*h;h2=sqrt(1/3)*rayleigh(fd,t);h2=zeros(1,4) h2(1:end-4);%练习符号频域数据,采用802.11a中的长练习符号数据Preamble=1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 .1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1 1 1 1;%前导重排

9、后的数据Preamble1=zeros(1,Nfft);Preamble1(2:27)=Preamble(27:end);Preamble1(39:end)=Preamble(1:26);preamble1=ifft(Preamble1);%练习符号时域数据preamble1=preamble1(Nfft-Ncp+1:end) preamble1; % 参加循环前缀% 仿真循环 %for ii=1:length(EbNo)%*发射机局部*msg1=randsrc(Nsp,Nd*Nfrm,0:M1-1);% QPSK信息数据msg2=randsrc(Nsp,Nd*Nfrm,0:M2-1);% 1

10、6-QAM信息数据data1=pskmod(msg1,M1,pi/4);% QPSK调制data2=qammod(msg2,M2)/sqrt(10);% 16-QAM调制并归一化data3=zeros(Nfft,Nd*Nfrm);data4=zeros(Nfft,Nd*Nfrm);%根据FFT要求,对数据重排data3(2:27,:)=data1(27:end,:);data3(39:end,:)=data1(1:26,:);data4(2:27,:)=data2(27:end,:);data4(39:end,:)=data2(1:26,:);clear data1 data2;%去除不需要的

11、临时变量data3=ifft(data3);data4=ifft(data4);% IFFT变换data3=data3(Nfft-Ncp+1:end,:);data3;%参加循环前缀data4=data4(Nfft-Ncp+1:end,:);data4;spow1=norm(data3,fro).A2/(Nsp*Nd*Nfrm);% 计算符号能量spow2=norm(data4,fro).A2/(Nsp*Nd*Nfrm);data5=zeros(Ns,(Nd+1)*Nfrm);% 参加练习符号data6=data5;for indx=1:Nfrmdata5(:,(indx-1)*(Nd+1)+

12、1)=preamble1.;data5(:,(indx-1)*(Nd+1)+2:indx*(Nd+1)=data3(:,(indx-1)*Nd+1:indx*Nd);data6(:,(indx-1)*(Nd+1)+1)=preamble1.;data6(:,(indx-1)*(Nd+1)+2:indx*(Nd+1)=data4(:,(indx-1)*Nd+1:indx*Nd);endclear data3 data4;%去除不需要的临时变量data5=reshape(data5,1,Ns*(Nd+1)*Nfrm);%并串变换data6=reshape(data6,1,Ns*(Nd+1)*Nfr

13、m);data51=zeros(1,length(data5);data61=zeros(1,length(data6);data51(5:end)=data5(1:end-4);data61(5:end)=data6(1:end-4);sigma1=sqrt(1/2*spow1/log2(M1)*10.A(-EbNo(ii)/10); %根据EbNo计算噪声标准差sigma2=sqrt(1/2*spow2/log2(M2)*10.A(-EbNo(ii)/10);for indx=1:Nfrmdd1=data5(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);dd2=da

14、ta6(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);dd3=data51(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);dd4=data61(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);hh=h(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);% 当前帧的单径信道参数hh1=h1(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);% 当前帧的 2 径信道参数hh2=h2(indx-1)*Ns*(Nd+1)+1:indx*Ns*(Nd+1);%信号通过单径衰落信道,并参加高斯白噪

15、声r1=hh.*dd1+sigma1*(randn(1,length(dd1)+j*randn(1,length(dd1);r2=hh.*dd2+sigma2*(randn(1,length(dd2)+j*randn(1,length(dd2);%信号通过2径衰落信道,并参加高斯白噪声门1=hh1.*dd1+hh2.*dd3+sigma1*(randn(1,length(dd1)+j*randn(1,length(dd1);r21=hh1.*dd2+hh2.*dd4+sigma2*(randn(1,length(dd2)+j*randn(1,length(dd2);r1=reshape(r1,

16、Ns,Nd+1);r2=reshape(r2,Ns,Nd+1);r11=reshape(r11,Ns,Nd+1);r21=reshape(r21,Ns,Nd+1);r1=r1(Ncp+1:end,:);r2=r2(Ncp+1:end,:);r11=r11(Ncp+1:end,:);r21=r21(Ncp+1:end,:);R1=fft(r1);R2=fft(r2);%串并变换%移除循环前缀% fft运算R11=fft(r11);R21=fft(r21);R1=R1(39:end,:);R1(2:27,:);% 数据重排R2=R2(39:end,:);R2(2:27,:);R11=R11(39:

17、end,:);R11(2:27,:);R21=R21(39:end,:);R21(2:27,:);HH1=(Preamble.)./R1(:,1);% 信道估计HH2=(Preamble.)./R2(:,1);HH11=(Preamble.)./R11(:,1);HH21=(Preamble.)./R21(:,1);HH1=HH1*ones(1,Nd);HH2=HH2*ones(1,Nd);HH11=HH11*ones(1,Nd);HH21=HH21*ones(1,Nd);x1=R1(:,2:end).*HH1;% 信道补偿x2=R2(:,2:end).*HH2;x3=R11(:,2:end)

18、.*HH11;x4=R21(:,2:end).*HH21;x1=pskdemod(x1,M1,pi/4);% 数据解调x2=qamdemod(x2.*sqrt(10),M2);x3=pskdemod(x3,M1,pi/4);x4=qamdemod(x4.*sqrt(10),M2);neb1(indx),temp=biterr(x1,msg1(:,(indx-1)*Nd+1:indx*Nd),10g2(M1); %统计一帧中的错误比特数neb2(indx),temp=biterr(x2,msg2(:,(indx-1)*Nd+1:indx*Nd),10g2(M2);neb3(indx),temp=biterr(x3,msg1(:,(indx-1)*Nd+1:indx*Nd),10g2(M1);neb4(indx),temp=biterr(x4,msg2(:,(indx-1)*Nd+1:indx*Nd),10g2(M2);endber1(ii)=sum(neb1)/(Nsp*10g2(M1)*Nd*Nfrm);% 理想信道估计的误比特率ber2(ii)=sum(neb2)/(Nsp