文档介绍：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1-1 OFDM 原理框图

功能说明

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。

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。

交织编码可以有效地抗突发干扰。

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{d1,d2,d3,d4},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BPSK,PQSK,16QAM,64QAM,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。
。
将一路高速数据转换成多路低速数据
IFFT。
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
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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

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
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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。
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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。
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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。
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将每个符号分布在子信道上的数据,还原为一路串行数据。
FFT。
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(