畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于matlab平臺(tái)的DFDM系統(tǒng)的仿真與分析

1、江蘇大學(xué)本科畢業(yè)論文j i a n g s u u n i v e r s i ty本 科 畢 業(yè) 論 文 基于matlab的ofdm系統(tǒng)的仿真與設(shè)計(jì) design of ofdm system based on matlab 專 業(yè)： （通信工程） 班 級(jí)： （2） 姓 名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： （教授） 40目 錄引 言4第一章緒論51.1 ofom的發(fā)展及應(yīng)用51.1.1 ofdm的發(fā)展51.1.2 ofdm的應(yīng)用513 ofdm的優(yōu)缺點(diǎn)7第二章 ofdm 原理82.1 無線信道衰落的特征及模型82.1.1 無線信道衰落特征82.1.2 小尺度衰落分析92.2 ofdm系統(tǒng)的

2、調(diào)制與解調(diào)112.2.1 ofdm系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)原理112.2.2 ofdm系統(tǒng)中的fft/ifft132.2.3 ofdm系統(tǒng)中的保護(hù)間隔（gi）和循環(huán)前綴（cp）及其作用142.3 ofdm系統(tǒng)組成15第三章ofdm的系統(tǒng)仿真163.1 matlab特點(diǎn)與功能163.2 ofdm系統(tǒng)收發(fā)機(jī)173.3 ofdm系統(tǒng)仿真183.3.1串行數(shù)據(jù)的產(chǎn)生183.3.2串并轉(zhuǎn)換18333qpsk調(diào)制193.3.4qpsk調(diào)制星座圖203.3.5 不同信道環(huán)境下的系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)223.3.6系統(tǒng)不同實(shí)現(xiàn)方式的仿真實(shí)現(xiàn)243.4仿真結(jié)果分析26結(jié)論30致謝31參考文獻(xiàn)：31附錄32基于matlab的ofd

3、m系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)：07通信（2） 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 職稱： 教授摘 要：隨著人們對(duì)通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化的需求，ofdm技術(shù)在綜合無線接入領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，它將是4g移動(dòng)通信的核心技術(shù)之一。ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)是一種特殊的多載波傳輸方案，它將數(shù)字調(diào)制、數(shù)字信號(hào)處理、多載波傳輸?shù)燃夹g(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，是目前已知的頻譜利用率最高的一種通信系統(tǒng)，具有傳輸速率快、抗多徑干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。目前，ofdm技術(shù)在數(shù)字音頻廣播(dab)、地面數(shù)字視頻廣播(dvbt)、無線局域網(wǎng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文分析了無

4、線信道的特點(diǎn)，簡要概述ofdm技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、原理、數(shù)學(xué)表示、部分關(guān)鍵技術(shù)，采用matlab仿真的方法，對(duì)由于高斯噪聲而產(chǎn)生碼間干擾等問題進(jìn)行了仿真和討論，對(duì)qpsk 調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了較為全面的仿真和分析。文中通過仿真得出了在一定信噪比范圍內(nèi)的ber性能曲線。關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用; 仿真; matlabsimulation of ofdm system based on matlababstract：as people on the needs of data communication, broadband, individuals and mobile,ofdm technology acc

5、esses a wide range of applications in the field of integrated wireless , it will be one of the core technology of 4 g mobile communications. ofdm(orthogonal frequency division multiplexing) is a special multi-carrier transmission。scheme , it combines some technologies such as figure modulation, digi

6、tal signal processing, multi-carrier transmission .it is the maximum utilization of the spectrumcommunication system with the advantages faster transfer rates, anti-multipathinterference. currently known at present, ofdm technology is widely used in the digital audio broadcasting (dab), terrestrial

7、digital video broadcasting (dvb-t) and wireless lan.the paper analyzes the features of wireless channel, and briefly summarizes the development, principles, mathematics denotation, some key technology of the ofdm. at the same time, imitate and discuss deeply about some problems, such as isi and qpsk

8、 modulation by using the method of matlab simulation. this paper simulates the scope of ber performance curve within a certain signal to noise ratio. designed an effective complement to the actual system, and has some practical value.key words：ofdm;simulation; matlab引 言計(jì)算機(jī)技術(shù)、intemet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及改變了人類生活方式

9、，這是人類科技的一次革命性的進(jìn)步。隨著人們對(duì)信息量的需求越來越多，無線移動(dòng)通信進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，從第一代的模擬通信到第二代的數(shù)字通信，再到第三代的寬帶通信，現(xiàn)在提出的4g寬帶多媒體系統(tǒng)，都是在向移動(dòng)通信界提出的個(gè)人通信的目標(biāo)發(fā)展：任何人在任何地點(diǎn)任何時(shí)間和世界上任何人進(jìn)行任何形式的通信。進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界和國內(nèi)移動(dòng)通信有著更快速的發(fā)展，特別是無線通信網(wǎng)絡(luò)和intemet的結(jié)合，使網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)揮了更大的作用，更加促進(jìn)了intemet的發(fā)展和無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的完善，人們的生活方式更加便捷和多樣化，世界發(fā)展更快、更加精彩、更加輝煌。無線移動(dòng)通信技術(shù)迎來了又一次偉大的變革。當(dāng)然，科技的進(jìn)步對(duì)無線移

10、動(dòng)通信的業(yè)務(wù)從語音、數(shù)據(jù)、圖像、服務(wù)質(zhì)量和傳輸速率的要求也是越來越高，寬帶化己成為當(dāng)今通信技術(shù)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。但在數(shù)字移動(dòng)通信中，移動(dòng)信道存在頻率選擇性衰落、快衰落和慢衰落，以及各種噪聲的干擾和多徑傳播下的碼間串?dāng)_等問題，這些問題都會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)字通信系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。為了克服上述缺陷，提高系統(tǒng)的性能，大多數(shù)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)都采用了對(duì)幅度抖動(dòng)不敏感的頻移鍵控(fsk)和帶高斯濾波器的頻移鍵控(gmsk)等調(diào)制方式，并采用了降低碼率及自適應(yīng)反饋均衡等措施。但上述調(diào)制的信道利用率不是很高，所以隨著頻率資源的日趨緊張，又出現(xiàn)了多種新的高效的調(diào)制方式。其中正交頻分復(fù)用(ofdm-orthogonal

11、 frequeney division multiplexing)就是一種能夠有效地對(duì)抗多徑傳播，使受到干擾的信號(hào)能夠可靠地接收的調(diào)制方式。ofdm基本原理就是將傳送的高速數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸。每個(gè)子信道中的符號(hào)周期會(huì)相對(duì)增加，使得符號(hào)周期比多徑時(shí)延長，這樣可以減輕由無線信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對(duì)系統(tǒng)造成的影響。另外，ofdm由于充分利用了信號(hào)的時(shí)頻正交性允許n個(gè)子信道頻譜有1/2重疊，使頻譜利用率相對(duì)于單載波串行系統(tǒng)提高近一倍，同時(shí)它可以用數(shù)字信號(hào)處理（dsp）技術(shù)-快速傅里葉變換(fft)來實(shí)現(xiàn)，而無需梳狀濾波器組，實(shí)現(xiàn)簡便易行。隨

12、著信息量的增大，mimo- ofdm技術(shù)成為移動(dòng)通信界的熱點(diǎn)，而mimo(multiple-input multiple-output)技術(shù)由于能夠在空間中產(chǎn)生獨(dú)立的并行信道，同時(shí)傳輸多路數(shù)據(jù)流，從而有效地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，極大提高了系統(tǒng)的頻譜效率。因此，將ofdm和mimo兩種技術(shù)相結(jié)合，一是可以實(shí)現(xiàn)很高的傳輸速率，二是可以通過分集實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的可靠性，充分利用時(shí)間、頻率和空間三種分集技術(shù)，使無線系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限大大增加。mimo-ofdm技術(shù)己成為未來寬帶無線通信的發(fā)展趨勢(shì)。第一章 緒論1.1 ofom的發(fā)展及應(yīng)用1.1.1 ofdm的發(fā)展上個(gè)世紀(jì)70年代，韋斯坦（weis

13、tein）和艾伯特（ebert）等人應(yīng)用離散傅里葉變換（dft）和快速傅里葉方法（fft）研制了一個(gè)完整的多載波傳輸系統(tǒng)，叫做正交頻分復(fù)用（ofdm）系統(tǒng)。ofdm是正交頻分復(fù)用的英文縮寫。正交頻分復(fù)用是一種特殊的多載波傳輸方案。ofdm應(yīng)用離散傅里葉變換（dft）和其逆變換（idft）方法解決了產(chǎn)生多個(gè)互相正交的子載波和從子載波中恢復(fù)原信號(hào)的問題。這就解決了多載波傳輸系統(tǒng)發(fā)送和傳送的難題。應(yīng)用快速傅里葉變換更使多載波傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低。從此ofdm技術(shù)開始走向?qū)嵱?。但是?yīng)用ofdm系統(tǒng)仍然需要大量繁雜的數(shù)字信號(hào)處理過程，而當(dāng)時(shí)還缺乏數(shù)字處理功能強(qiáng)大的元器件，因此ofdm技術(shù)遲遲沒有得到

14、迅速發(fā)展。由于ofdm可以有效地消除信號(hào)多徑傳播所造成符號(hào)干擾(isi)，ofdm技術(shù)良好的性能使得它在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也不斷增大，人們希望移動(dòng)通信系統(tǒng)能提供更廣泛的業(yè)務(wù)種類，包括話音、視頻、多媒體和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。為了實(shí)現(xiàn)真正意義上的寬帶無線系統(tǒng)，國際電信聯(lián)盟已開始著手制定下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，即4g。隨著4g標(biāo)準(zhǔn)的制定，ofdm將作為主流技術(shù)寫入4g標(biāo)準(zhǔn)中。而ofdm已存在的許多不兼容的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)影響其廣泛的使用1.1.2 ofdm的應(yīng)用ofdm在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，主要的應(yīng)用有：無線局域網(wǎng)及城域網(wǎng)，數(shù)字視音頻廣播，第四代移動(dòng)通信。（1）ofd

15、m在無線局域網(wǎng)及城域網(wǎng)中的應(yīng)用近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和個(gè)人移動(dòng)電子設(shè)備的日益普及，人們希望自己的電腦或其它電子設(shè)備能夠隨時(shí)以較高的數(shù)據(jù)傳輸率接入互聯(lián)網(wǎng)，在這個(gè)大背景下，無線局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的應(yīng)用需求日益增加。因此，如何使用戶在復(fù)雜的傳輸環(huán)境下獲得可靠且高速的數(shù)據(jù)傳輸就成了不同標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭的焦點(diǎn)。ofdm技術(shù)憑借其優(yōu)勢(shì)在無線局域網(wǎng)和城域網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。目前ieee802.11a、ieee802.11g等無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和ieee802.16e無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)均采用ofdm技術(shù)作為其物理層技術(shù)?，F(xiàn)在的趨勢(shì)是越來越多的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)傾向于采ofdm技術(shù)。（2）ofdm在數(shù)字視音頻廣播中的應(yīng)用在上

16、個(gè)世紀(jì)的80年代末期,，ofdm技術(shù)就已經(jīng)被應(yīng)用到了dab 數(shù)字音頻廣播中，,隨后ofdm又在數(shù)字視頻廣播中得到廣泛的應(yīng)用。目前較有影響力地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)是：: 以美國為代表的atsc 數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)、以歐洲為中心的dvb-t標(biāo)準(zhǔn)、日本的i s d b 方案以及由我國清華大學(xué)提出的d m b - t 標(biāo)準(zhǔn)。以上四種方案中只有a t s c沒有采用o f dm 技術(shù)。不難看出，, o f d m 技術(shù)在數(shù)字廣播中得到了非常廣泛的應(yīng)用。（3）ofdm在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用目前第3代(3g)移動(dòng)通信系統(tǒng)正搞得如火如荼。我國三大電信運(yùn)營商均獲得了3g運(yùn)營牌照,，新一輪的電信大戰(zhàn)已經(jīng)打響,，但這只是

17、國內(nèi)的公司與公司之間的競(jìng)爭。就在人們熱衷于討論3g的時(shí)候, ，很多國家已經(jīng)開始投入大量的人力物力對(duì)下一代(4g)移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行研究。不同的是,，這場(chǎng)競(jìng)爭的主角是國家與國家, ，各國都努力爭取在下一代移動(dòng)通信領(lǐng)域獲得主動(dòng)權(quán)。下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸性能的要求是在靜止時(shí)達(dá)20mbps以上,高速運(yùn)動(dòng)時(shí)2mbps以上, ，要在無線通信環(huán)境中和頻譜資源有限的情況下取得如此高的通信質(zhì)量沒有ofdm的支持是很難的, ，這就需要ofdm技術(shù)來支撐。如果說3g 的核心技術(shù)是cdma(code division multiple access, 碼分多址) 技術(shù)的話，,那4g的核心技術(shù)無疑就是ofdm技術(shù)了

18、。目前對(duì)4g 的認(rèn)識(shí)中都包含了采用ofdm技術(shù)這一點(diǎn)。我國東南大學(xué)的移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就做了大量關(guān)于ofdm 技術(shù)的研究。ofdm 技術(shù)有以下幾種。(1)v-ofdm由寬帶產(chǎn)品供應(yīng)商 iospan 公司和 cisco 系統(tǒng)公司開發(fā) v-ofdm(vector ofdm)。該系統(tǒng)使用空間分集技術(shù)，利用多重信號(hào)發(fā)射以提高帶寬，通過使用特殊天線和信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)。天線接收信號(hào)再進(jìn)行信號(hào)處理，使延遲信號(hào)合并變?yōu)楦叩臄?shù)據(jù)流。v-ofdm 大多用于固定無線城域網(wǎng)(man)。(2)w-ofdm目前，w-ofdm(wideband ofdm)已經(jīng)正式通過 ieee 組織的認(rèn)證，成為 ieee802.16a

19、 標(biāo)準(zhǔn)(無線城域網(wǎng)的國際通用標(biāo)準(zhǔn))物理層調(diào)制技術(shù)。ofdm 論壇稱 wi-lan公司的 w-ofdm 應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)版本。w-ofdm 使用的不是 緊壓縮正交載波，而是在正交信道之間引入額外頻率空間。通過在 w-ofdm 數(shù)據(jù)的每一幀插入一些已知數(shù)據(jù)計(jì)算出傳輸信道的“估計(jì)”(這個(gè)“估計(jì)”就是理論 中的“傳輸函數(shù)”)，并利用這個(gè)“估計(jì)”來糾正選頻衰落的影響。這能更好地減少干擾，并且對(duì) ofdm 傳輸中存在的一些問題如抖動(dòng)有了更高的容忍度。無線互 聯(lián)網(wǎng)商務(wù)服務(wù)供應(yīng)商在城域網(wǎng)中使用 w-ofdm，因?yàn)槌怯蚓W(wǎng)中的收發(fā)信機(jī)往往是在室外并需要更高的容錯(cuò)能力。(3)f-ofdmf-ofdm(flash ofdm

20、)是 1998 年由 bell 實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，后來由朗訊科技下設(shè)的flarion 公司推出商用化產(chǎn)品。相對(duì) v-ofdm、w-ofdm 而言，它的特點(diǎn)是 能在移動(dòng)環(huán)境下工作，是一種移動(dòng)寬帶接入 internet 解決方案。f-ofdm 在 ofdm 中引入快速跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，該技術(shù)在傳輸中不斷變換頻率，即在每 個(gè)時(shí)隙中可以根據(jù)跳頻圖樣來選擇每個(gè)用戶所用的子載波頻率。這種系統(tǒng)在比 ofdm 所需頻帶更寬的頻帶上傳輸信號(hào)，將信號(hào)能量擴(kuò)展到更寬頻譜上，提高了信號(hào)的抗干擾能力。且由于高速切換子載波，因而相鄰節(jié)點(diǎn)可以使用相同頻率的子載波，可提高頻率利用效率。該技術(shù)與 gsm 后向兼容，可以為蜂窩電話用戶和其

21、他移 動(dòng)用戶提供寬帶服務(wù)。flarion 公司 2004 年 3 月 17 日發(fā)布了針對(duì)筆記本電腦、臺(tái)式 pc、pda和手機(jī)的芯片組、參考設(shè)計(jì)包和兩款調(diào)制解調(diào)器，希望 以此提高其 f-ofdm 技術(shù)的采用率。美國通信運(yùn)營商 nextel communications 于 2004 年 4 月 14 日開始提供無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)“nextel wireless broadband”，最大下行數(shù)據(jù)傳輸速度為 3mbit/s。用戶每月交納數(shù)十美元便可永久接入無線互聯(lián)網(wǎng)。該服務(wù)采用就是 f-ofdm。利用 f- ofdm 的無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)投入實(shí)際商用，此前尚無先例。(4)mimo-ofdm多輸入多輸出(m

22、imo)ofdm 由 iospan wireless 公司開發(fā)，是 ofdm 和 mimo技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的一種新技術(shù)。mimo 是該項(xiàng)技術(shù)的核心，是在收發(fā)兩端使用多個(gè)天線，每個(gè)收發(fā)天線對(duì)之間形 成一個(gè) mimo 子信道，若各發(fā)射接收天線間的通道響應(yīng)獨(dú)立，則 mimo 系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道。通過這些并行空間信道獨(dú)立地傳輸信息使得數(shù)據(jù)傳輸率 得以提高。而 ofdm 技術(shù)有極好的抗衰落特性，通過在 ofdm 傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集，可結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)，使無線系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限 大大增加，而且大大提高頻譜利用率和業(yè)務(wù)覆蓋范圍。由于 mimo 和 ofdm 在提高無線鏈路的傳輸速

23、率和可靠性的巨大潛力，使得這兩種技術(shù)特別是二者的結(jié)合 有望成為過渡到 4g 的潛在技術(shù)。5)multiband ofdmmultiband ofdm 聯(lián)盟由 50 多個(gè)世界知名企業(yè)所組成，手機(jī)芯片制造商德州儀器(ti)是該聯(lián)盟的發(fā)起人之一。samsung、panasonic 及 nokia 都是該聯(lián)盟的成員。multiband ofdm 聯(lián)盟稱，與 w-ofdm 相比，該技術(shù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)將更為強(qiáng)大，其中包括能輕松處理視頻流的能力。1999 年 12 月，包括 erisson、nokia 和 wi-lan 在內(nèi)的 7 家公司發(fā)起國際ofdm，致力于策劃一個(gè)基于 ofdm 技術(shù)的全球性單一標(biāo)準(zhǔn)。 據(jù)

24、分析，wi-lan和 cisco 很可能在 ofdm 的標(biāo)準(zhǔn)化方面相互爭霸。我國的信息產(chǎn)業(yè)部也參加了ofdm 論壇，可見 ofdm 在無線通信的應(yīng)用已經(jīng)引起 國內(nèi)通信界的重視。只有盡快開發(fā)出我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，我國才能成為未來標(biāo)準(zhǔn)的真正制定者之一1.1.3 ofdm的優(yōu)缺點(diǎn)ofdm 主要有下列一些優(yōu)點(diǎn)：(1)ofdm 在對(duì)抗干擾及衰落的優(yōu)勢(shì)：把高速數(shù)據(jù)流通過串并變換，使得每個(gè)子子載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)長度相對(duì)增加，可有效對(duì)抗信號(hào)波形間的干擾 isi，適用于多徑信道存在頻率選擇性，而所有子載波都處于深衰落的概率極小，ofdm 系統(tǒng)可通過動(dòng)態(tài)比特分配和動(dòng)態(tài)子信道分配的方法，充分利用信噪比較高的子

25、信道，提高系統(tǒng)性能。因?yàn)檎瓗Ц蓴_只能影響一小部分的子載波，因此 ofdm 可以在某種程度上抵抗這種窄帶干擾。ofdm 的以上優(yōu)勢(shì)減小了接收機(jī)的復(fù)雜度，甚至可以不用均衡器，僅采用插入循環(huán)前綴的方法消除 isi 的不利影響，大大節(jié)省了系統(tǒng)花費(fèi)減小了系統(tǒng)復(fù)雜度和功率消耗。(2)ofdm 系統(tǒng)由于子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，因此與常規(guī)的頻分復(fù)用相比，ofdm 可以最大限度地利用頻譜資源。這一點(diǎn)在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要，當(dāng)子載波數(shù)目很大時(shí)，系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2baud/hz。(3)各子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可通過離散傅利葉反變換(idft)和離散傅利葉變換(dft)實(shí)現(xiàn)。對(duì)

26、 n 很大(n>32)的系統(tǒng)，可以通過快速傅立葉變換(fft)來實(shí)現(xiàn)。基于 fft 的系統(tǒng)在計(jì)算方面更有效，并且隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和 dsp 的發(fā)展，ifft 和 eft 都非常容易實(shí)現(xiàn)。(4)ofdm 的開放靈活性：無論從無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用需求，還是從移動(dòng)通信系統(tǒng)自身要求，都希望物理層支持非對(duì)稱高速數(shù)據(jù)傳輸，而 ofdm 系統(tǒng)可以很容易使用不同數(shù)量的子載波來實(shí)現(xiàn)上下鏈路中不同的傳輸速率。ofdm 較易與其它多種接入方式結(jié)合，構(gòu)成 mc-cdma、跳頻 ofdm 及 ofdm-tdma 等。ofdm 技術(shù)的不足：(1)由于 ofdm 系統(tǒng)內(nèi)存在多個(gè)正交子載波，而且其輸出信號(hào)是多個(gè)子信

27、道的疊疊加，因此對(duì)子信道的正交性有嚴(yán)格要求。而由于無線信道的時(shí)變性，還有發(fā)射機(jī)機(jī)載波和本地振蕩器的頻率偏差，所以 ofdm 易受頻率偏差的影響。(2)如果多個(gè)子信號(hào)的相位一致時(shí)，所得到的疊加信號(hào)的瞬時(shí)功率會(huì)遠(yuǎn)大于信號(hào)的功率，出現(xiàn)較大的峰值與均值功率比(par)，這個(gè)比值的增大會(huì)降低射頻放大器的功率效率，使系統(tǒng)性能惡化。第二章 ofdm 原理2.1 無線信道衰落的特征及模型無線通信系統(tǒng)的性能主要受到無線信道的制約，當(dāng)信號(hào)通過無線信道傳播時(shí)，其衰落類型決定于發(fā)送信號(hào)特性及信道特性。信號(hào)參數(shù)與信道參數(shù)決定了不同的發(fā)送信號(hào)將經(jīng)歷不同類型的衰落。分析無線信道的特征有助于我們找出影響無線通信系統(tǒng)性能的因素

28、并制定應(yīng)對(duì)措施。 2.1.1 無線信道衰落特征 無線信道對(duì)信號(hào)的衰減作用使接收信號(hào)的功率減小，它由傳播的路徑長度、直達(dá)信號(hào)路徑中的障礙情況決定，任何阻擋在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的障礙都會(huì)引起信號(hào)功率的衰減。對(duì)于無線信道對(duì)接收信號(hào)造成的影響，我們可以按照大尺度效應(yīng)(large-scale effects)和小尺度效應(yīng)(small-scale effects)從統(tǒng)計(jì)特性上來加以分別討論。當(dāng)接收機(jī)處于空間某一位置時(shí)，它在該位置附近接收到的信號(hào)功率的本地平均值(local mean)將受到大尺度效應(yīng)的影響，這些影響包括視距(line-of-sight，llos)路徑損耗、陰影(shadowing)衰落等效

29、應(yīng)。(1)陰影衰落電磁波在空間傳播時(shí)受到地形起伏、高大建筑物的阻擋，在這些障礙物后面會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的陰影，造成場(chǎng)強(qiáng)中值的變化，從而引起信號(hào)衰減，稱作陰影衰落。陰影衰落是以較大的空間尺度來衡量的，其統(tǒng)計(jì)特性通常符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布。路徑損耗與陰影損耗合并在一起反映了無線信道在大尺度上對(duì)傳輸信號(hào)的影響，稱之為大尺度衰落。因?yàn)檫@種衰落對(duì)信號(hào)的影響反映為信號(hào)隨傳播距離的增加而緩慢慢起伏變化，所以也稱慢衰落。小尺度衰落(small-scale fading)反映的是傳輸距離在較小的尺度上(數(shù)個(gè)波長)變化時(shí)，接收信號(hào)電平均值變化趨勢(shì)。引起小尺度衰落的原因主要有兩個(gè)：: 多徑效應(yīng)(multipath propag

30、ation)和多普勒效應(yīng)(doppler effect)。 (1)多徑效應(yīng)(multipath propagation)在無線傳播環(huán)境中，到達(dá)接收機(jī)天線的信號(hào)不是沿單一路徑而來，而是來自不同傳播路徑的信號(hào)之和，這就是多徑效應(yīng)。多徑分量到達(dá)時(shí)間、信號(hào)相位都不同，多個(gè)分量在接收端疊加，接收信號(hào)的幅度會(huì)發(fā)生快速變化，即產(chǎn)生衰落，稱為多徑衰落(multipath fading)。(2)多普勒效應(yīng)(doppler effect)多普勒效應(yīng)(doppler effect)是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者信道路徑中物體的運(yùn)動(dòng)引起的。這種移動(dòng)性會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的頻率發(fā)生偏移，即多普勒頻移(doppler

31、 shift)，產(chǎn)生多普勒擴(kuò)展(頻率色散)，造成信道的時(shí)變特性(time variance)。2.1.2 小尺度衰落分析瑞利衰落分布和萊斯衰落分布都是用于描述小尺度衰落的統(tǒng)計(jì)特性。由于無線移動(dòng)信道里的多徑現(xiàn)象，使得接收信號(hào)的包絡(luò)呈現(xiàn)隨機(jī)性，其包絡(luò)一般服從瑞利(rayleigh)衰落分布和萊斯(rice)衰落分布。在無線移動(dòng)信道中，瑞利衰落分布常見的是用于描述平坦衰落信號(hào)或獨(dú)立多徑分量接收中包絡(luò)時(shí)變統(tǒng)計(jì)特性的一種衰落類型;萊斯衰落分布是由于在瑞利衰落分布的基礎(chǔ)上，存在一條直射路徑的影響而造成的。(1)瑞利衰落分布瑞利分布是用于描述平坦衰落或獨(dú)立多徑分量情況下接收信號(hào)包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性的一種典型分布類型

32、。典型的陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)都是存在多徑衰落的。如果各條路徑信號(hào)的幅值和到達(dá)接收天線的方位角是隨機(jī)的且是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，則接收信號(hào)的包絡(luò)服從瑞利(rayleigh)分布。 瑞利衰落的幅度x（t）概率密度函數(shù)可用公式（2.1）表示： 式中，x小于零時(shí)p(x)為零，錯(cuò)誤！未找到引用源。？表示包絡(luò)檢波前接收電波電壓信號(hào)的有效值(rms)，錯(cuò)誤！未找到引用源。？是包絡(luò)檢波前的接收信號(hào)包絡(luò)的時(shí)間平均功率。 其概率分布函數(shù)可用式(2.2)表示： 因此，瑞利分布的均值為：均方根值為： (2.5)？(2.6)？ 若用中值表示概率分布函數(shù)則有： 比較式(2.6)、(2.3)可以看出瑞利衰落信號(hào)均值與中值僅相差0.55d

33、b。相位 服從均勻分布，即：(2)萊斯衰落分布萊斯衰落分布幅度x(t)概率分布函數(shù)可用式(2.9)表示： 萊斯分布常用參數(shù)k來描述，k定義為確定信號(hào)的功率與多徑分量方差之比，或用db表示為：參數(shù)k是萊斯因子，完全確定了萊斯分布。，且主信號(hào)幅度減少時(shí)，萊斯分布轉(zhuǎn)化為瑞利分布。因此，瑞利衰落分布是萊斯衰落分布的一個(gè)特例,萊斯分布是瑞利分布的一個(gè)擴(kuò)展。(23) 路徑損耗當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離在較大尺度上(數(shù)百米或數(shù)千米)變化時(shí)，接收信號(hào)的平均功率值與信號(hào)傳播距離d的n次方成反比。n稱為路徑損耗指數(shù)，n值的大小由具體的傳輸環(huán)境決定。對(duì)于自由空間的電波傳播，n取2。 2.2 ofdm系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)

34、 2.2.1 ofdm系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)原理 正交頻分復(fù)用是在頻分復(fù)用(fdm)的原理基礎(chǔ)上，子載波集采用兩兩正交的正弦或余弦函數(shù)集，滿足式(2.12)： 假設(shè)在一個(gè)周期0,t內(nèi)傳輸?shù)膎個(gè)符號(hào)為d(0)，d(l)，d(2)，d(n-l)，d(n)為復(fù)數(shù)，此復(fù)數(shù)序列經(jīng)過串并變換器后調(diào)制n個(gè)子載波，進(jìn)行頻分復(fù)用。一個(gè)ofdm符號(hào)包括多個(gè)經(jīng)過調(diào)制的子載波的合成信號(hào)，其中每個(gè)子載波都受到相移鍵控(psk)或者正交幅度調(diào)制(qam)符號(hào)的調(diào)制。由圖2.1知: ： 上式中，為系統(tǒng)的發(fā)射載頻，為子載波間的最小間隔，一其中t為ofdm符號(hào)周期為經(jīng)過數(shù)據(jù)編碼器的符號(hào)周期。 idft輸入比特 輸出 求和s/p變換數(shù)

35、據(jù)編碼器圖2.1 ofdm系統(tǒng)發(fā)送端的調(diào)制部分在接收端，輸入信號(hào)分成n個(gè)支路，分別用n個(gè)子載波混頻和積分，恢復(fù)出n個(gè)子信號(hào)，再經(jīng)過并串變換和常規(guī)qam(或qpsk)解調(diào)就可以恢復(fù)出數(shù)據(jù)。由于子載波的正交性，混頻和積分電路可以有效的分離各個(gè)子信道，如下式所示:： 2.2.2 ofdm系統(tǒng)中的fft/ifft 對(duì)圖2.1中st，進(jìn)行離散化得到：將這些分量在t時(shí)間內(nèi)進(jìn)行低通濾波，即進(jìn)行d/a變換，則又可以恢復(fù)原來的模擬信號(hào)s(t)。帶入離散化的上式得到：而大括號(hào)內(nèi)正是序列的離散傅立葉反變換idft?？梢?，圖2.1的框內(nèi)部分可用idft來實(shí)現(xiàn)，取idft輸出的實(shí)部，再經(jīng)d/a變換和重建(平滑)濾波又可

36、恢復(fù)成原來的模擬信號(hào)s(t)，經(jīng)上變頻即可送入信道進(jìn)行傳輸。由于只傳送idft輸出的實(shí)部，在接收端(下變頻之后)則的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，并進(jìn)行2n點(diǎn)dft才能恢復(fù)出原來的數(shù)據(jù)。同理，在接收端如圖2.2所示，框內(nèi)部分也可以用dft模塊來代替。 dft輸入 輸出分積p/s變換積分?jǐn)?shù)據(jù)解碼器積分積分 圖2.2 系統(tǒng)接收端的解調(diào)部分由于dft/idft有快速算法fft/ifft，從而圖2.1、圖2.2中的虛線框哪來的虛線框？中部分可分別用ifft，fft實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)一個(gè)ofdm符號(hào)進(jìn)行n次采樣，或者n點(diǎn)ifft運(yùn)算所得到的n個(gè)輸出樣值往往不能真正反映連續(xù)ofdm符號(hào)的變化特性，其原因在于：由于

37、沒有使用過采樣，當(dāng)這些樣值點(diǎn)被送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(a/d)時(shí)，就有可能導(dǎo)致生成偽信號(hào)(aliasing)，這是系統(tǒng)所不能允許的。這種偽信號(hào)的表現(xiàn)就是，當(dāng)以低于信號(hào)中最高頻率兩倍的頻率進(jìn)行采樣時(shí)，即當(dāng)采樣值被還原后，信號(hào)中將不再有原有信號(hào)中的高頻成分，呈現(xiàn)出虛假的低頻信號(hào)。因此針對(duì)這種偽信號(hào)現(xiàn)象，一般都需要對(duì)ofdm符號(hào)進(jìn)行過采樣，即在原有的采樣點(diǎn)之間再添加一些采樣點(diǎn)，構(gòu)成(p為整數(shù)) 個(gè)采樣值。這種過采樣的實(shí)施也可以通過利用ifft/fft方法來實(shí)現(xiàn)，實(shí)施ifft運(yùn)算時(shí)，需要在原始的n 個(gè)輸入值的中間添加 (p-l)n 個(gè)零，然后ifft，而實(shí)施fft運(yùn)算時(shí)，需要在原始的n 個(gè)輸入值后面添加 (

38、p-1)n 個(gè)零，然后進(jìn)行fft。特別地，針對(duì)papr問題，由于最后送到放大器中的應(yīng)該是經(jīng)過d/a變換的連續(xù)信號(hào)，因此過采樣更加有助于收集到較大的峰值功率，從而可以更加準(zhǔn)確地衡量ofdm系統(tǒng)內(nèi)的papr特性。 2.2.3 ofdm系統(tǒng)中的保護(hù)間隔（gi）和循環(huán)前綴（cp）及其作用 為了最大限度地消除符號(hào)間干擾(isi，inter symbol interference)可以在每個(gè)ofdm符號(hào)之間插入保護(hù)間隔gi(guard interval)，為了消除多徑傳播的影響產(chǎn)生的載波間干擾(ici，inter channel interference)，即子載波間的正交性遭到破壞，需要在每個(gè)ofdm符

39、號(hào)間插入循環(huán)前綴cp(cyclic prefix)，一般保護(hù)間隔就是循環(huán)前綴，而且循環(huán)前綴長度t，一般要大于信道最大時(shí)延擴(kuò)展錯(cuò)誤！未找到引用源。？，從而使得相鄰符號(hào)間不會(huì)造成串?dāng)_，不會(huì)破壞子載波間的正交性，降低誤碼率。 一般，循環(huán)前綴的選擇是將ofdm符號(hào)尾部的一部分復(fù)制后放到前部，即將將符號(hào)周期由t增加，t是保護(hù)間隔，也就是循環(huán)前綴。本文中也是這樣選取的。 保護(hù)間隔長度t對(duì)ofdm系統(tǒng)的影響非常大，為了消除信道時(shí)延擴(kuò)展的影響，保護(hù)間隔的長度要足夠長。保護(hù)間隔的引入會(huì)帶來功率和信息速率的損失，其其中功率損失可以定義為：當(dāng)保護(hù)間隔占到20% 時(shí)，功率損失不到1db，信息速率的損失高達(dá)20%，但是

40、插入保護(hù)間隔可以消除isi和ici的影響，因此這樣的代價(jià)對(duì)ofdm系統(tǒng)而言是值得的。 2.3 ofdm系統(tǒng)組成 ofdm系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如圖2.3所示。在發(fā)送端，首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和交織，這樣可以克服隨機(jī)噪聲和突發(fā)噪聲的影響，然后進(jìn)行psk或者qam調(diào)制，再進(jìn)行串并(s/p)變換，將一路信號(hào)分成n路，通過n點(diǎn)的ifft處理把數(shù)據(jù)調(diào)制到多個(gè)相互正交的子載波上并行發(fā)送，經(jīng)過并串(p/s)變換得到ifft調(diào)制后，得到的n個(gè)樣點(diǎn)值組成的ofdm符號(hào)，然后把ofdm符號(hào)的個(gè)樣點(diǎn)復(fù)制，添加到最前面作為一個(gè)循環(huán)前綴，用于抑制由多徑衰落引起的符號(hào)間干擾(isi)，然后進(jìn)行數(shù)模(d/a)轉(zhuǎn)換得到要發(fā)送的信號(hào)，最后

41、經(jīng)過上變頻后發(fā)送出去。 二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特 頻域 時(shí)域 噪聲二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特上變頻s/p變換ifft變換p/s變 換加cpd/a信道下變頻信道解碼p/s變換信道均衡fft變換s/p變換去cpa/d 圖2.3 ofdm系統(tǒng)框圖在接收端的過程與發(fā)送端相反，對(duì)通過信道接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻，然后進(jìn)行模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換得到離散的樣點(diǎn)，找到ofdm符號(hào)的起始位置，除去循環(huán)前綴部分，對(duì)余下的ofdm信號(hào)作n點(diǎn)fft變換，信道均衡，然后進(jìn)行并/串變換（p/s），psk或者qam的解調(diào)，解交織后得到信源所發(fā)送的二進(jìn)制比特?cái)?shù)據(jù)。第三章 ofdm的系統(tǒng)仿真3.1 matlab特點(diǎn)與功能 在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中，往往

42、要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，如矩陣運(yùn)算，這些運(yùn)算一般來說難以用手工精確和快捷地進(jìn)行，而要借助計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的程序做近似計(jì)算，這不僅需要對(duì)有關(guān)算法有深刻的了解，還需要熟練地掌握所用語言(用basic、fortran和c+等)的語法及編程技巧。對(duì)多數(shù)科學(xué)工作者而言，同時(shí)具備這兩方面技能有一定困難。通常，編制程序也是繁雜的，不僅消耗人力與物力，而且影響工作進(jìn)程和效率。為克服上述困難，美國mathwork公司推出了“matrix laboratory”，(縮寫為matlab)軟件包，具有強(qiáng)大的工程計(jì)算能力，是一種功能強(qiáng)、效率高、便于進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式軟件包。其工具箱中包括：數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、通信、

43、數(shù)字信號(hào)處理、建模和系統(tǒng)控制等應(yīng)用工具程序，并集應(yīng)用程序和圖形于一體，便于應(yīng)用到集成環(huán)境中。matlab的特點(diǎn)是編程效率高，用戶使用方便，擴(kuò)充能力強(qiáng)，語句簡單，內(nèi)涵豐富，具有高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算和方便的繪圖功能，特別適合系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)的工作。還有3種功能。（1）數(shù)值和符號(hào)的計(jì)算功能（2）matlab 語言（3）圖形的可視化功能3.2 ofdm系統(tǒng)收發(fā)機(jī)ofdm 系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)的典型框圖如圖 3.1 所示。對(duì)于發(fā)送端來說，首先是要產(chǎn)生用于仿真的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)據(jù)，編碼模塊的作用是為了提高系統(tǒng)的可靠性，降低接收端的誤碼率。之后的交織處理模塊是為了防止突發(fā)性的錯(cuò)誤導(dǎo)致連續(xù)一段數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，無法進(jìn)行糾錯(cuò)

44、，而人為的將數(shù)據(jù)次序打亂，從而使突發(fā)錯(cuò)誤分散到不同的地方，有利于糾錯(cuò)。數(shù)字調(diào)制模塊可以提高信道的頻譜利用率。插入導(dǎo)頻模塊用于定時(shí)和信道估計(jì)；串并轉(zhuǎn)換模塊有利于降低數(shù)據(jù)流的速率；ifft 模塊是數(shù)據(jù)變換形成信道上傳輸?shù)亩噍d波信號(hào)；然后將 n 路子載波信號(hào)疊加，即進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換；加入保護(hù)間隔和循環(huán)前綴會(huì)進(jìn)一步減少 ici 的影響，至此完成了整個(gè)信號(hào)發(fā)送部分的基帶處理。接收端部分是發(fā)送端的逆過程，將接收到的信號(hào)變換到基帶后，移除保護(hù)間隔，也就可以去除符號(hào)間的干擾；經(jīng)過 fft 變換后，提取出用于信道估計(jì)的數(shù)據(jù)，利用信道特性對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；再經(jīng)并串轉(zhuǎn)換，將并行數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后進(jìn)行信道校正，解調(diào)

45、以及譯碼等工作后就得到所圖3.1 ofdm 系統(tǒng)的 matlab 仿真流程如圖得到所要的二進(jìn)制信號(hào)的輸出。圖中上半部分對(duì)應(yīng)于發(fā)射機(jī)鏈路，下半部分對(duì)應(yīng)于接收機(jī)鏈路。ifft 變換與idft 變換的作用相同，只是具有更高的計(jì)算效率。由于 fft 操作類似于 ifft，因此發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以使用同一硬件設(shè)備。接收端進(jìn)行與發(fā)送端相反的操作，將射頻（rf）信號(hào)與基帶信號(hào)進(jìn)行混頻處理，并用 fft 變換分解頻域信號(hào)，子載波的幅度和相位被采集出來并轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)。ifft 和 fft 護(hù)衛(wèi)反變換，選擇適當(dāng)?shù)淖儞Q將信號(hào)接受或發(fā)送。3.3 ofdm系統(tǒng)仿真3.3.1 串行數(shù)據(jù)的產(chǎn)生為了便于計(jì)算把系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)

46、置的較小，仿真參數(shù)為：子載波個(gè)數(shù)為 4，iifft/fft 的長度為 4，調(diào)制方式選用 qpsk 調(diào)制，為了最大限度的減少插入保護(hù)間隔帶來的信噪比損失，希望 ofdm 周期長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于保護(hù)間隔長度，但是 ofdm符號(hào)周期越大，系統(tǒng)中包括的子載波數(shù)越多，使子載波間隔相應(yīng)減少，系統(tǒng)的復(fù)雜度增加，而且還加大了系統(tǒng)的峰值平均功率比，同時(shí)使系統(tǒng)對(duì)頻率偏差更加敏感。因此在實(shí)際應(yīng)用中，一般選擇符號(hào)周期長度是保護(hù)間隔長度的 5 倍，這樣由于插入保護(hù)比特所造成的信噪比損失只有 1db 左右。所以保護(hù)間隔的長度為有效符號(hào)周期的 1/4,，即為 ifft/fft 長度的 1/4，故設(shè)循環(huán)前綴的長度為 1，每幀含有

47、2個(gè) ofdm 符號(hào)，信噪比為 10db。在實(shí)際應(yīng)用中一般用信號(hào)發(fā)生器來產(chǎn)生整數(shù)隨機(jī)序列。在 matlab 軟件里產(chǎn)生隨機(jī)序列可以使用函數(shù) rand()，生成個(gè)數(shù)為 16 的串行序列，函數(shù)設(shè)置為 rand(1,16)即可。rand()函數(shù)產(chǎn)生的序列是隨機(jī)可變的，3.3.2 串并轉(zhuǎn)換ofdm 系統(tǒng)是多載波傳輸?shù)囊环N特殊方式，而發(fā)送端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為串行的，因此需要進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。ofdm 將高速輸入的串行數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換成并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流，而且串并轉(zhuǎn)換之后會(huì)提高系統(tǒng)的抗干擾能力。串并轉(zhuǎn)換的示意圖如下？ 多行道 信道1單行道 信道2 串行數(shù)據(jù) 信道3圖（3）？串并轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方法很多，在 matlab

48、里，reshape 用來把指定的矩陣改變形狀，但，但是元素個(gè)數(shù)不變，在本程序中采用 reshape 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)參數(shù)中，并并行信道的個(gè)數(shù)為 4，信息量為 16 比特。因此將序列轉(zhuǎn)換成 4 行 4 列的矩陣，函函數(shù)設(shè)置為 reshape(signal,4,4)，,signal 表示發(fā)送端的穿行序列。前 4bit 的數(shù)據(jù)變?yōu)榈谝涣?，隨后的 4bit 變?yōu)榈诙?，以此類推?.3.3 qpsk調(diào)制信號(hào)的調(diào)制方式有多種，可以通過改變發(fā)射的射頻信號(hào)的幅度、相位和頻率來調(diào)制信號(hào)。對(duì)于 ofdm 系統(tǒng)來說，只能采用前兩種方法，而不能采用頻率的調(diào)制方法，因?yàn)樽虞d波是頻率正交，并且攜帶獨(dú)立的信息，調(diào)

49、制子載波頻率會(huì)破壞這這些子載波的正交特性。qpsk 調(diào)制方案能等量調(diào)制，不會(huì)由于星座點(diǎn)的能量不等而為 ofdm 系統(tǒng)帶來 papr 較大的問題。qpsk 調(diào)制的方法有兩種，一種是數(shù)字方法，另一種是相位選擇法。本程序中選擇的是利用數(shù)字的方法來調(diào)制信號(hào)。kmod=1./sqrt(2);ich1=ich.*kmod;qch1=qch.*kmod;qpsk_x=ich1+qch1.*sqrt(-1); %頻域數(shù)據(jù)變時(shí)域m 程序中的 qpskmod 函數(shù)是自定義的一個(gè)函數(shù)，其具體的 m 語言程序?yàn)椋篺unction iout,qout=qpskmod(paradata,para,nd,ml)m2=ml.

50、/2;paradata2=paradata.*2-1;count2=0;for jj=1:ndisi = zeros(para,1);isq = zeros(para,1);for ii = 1 : m2isi = isi + 2. ( m2 - ii ) .* paradata2(1:para),ii+count2);isq = isq + 2. ( m2 - ii ) .* paradata2(1:para),m2+ii+count2);endiout(1:para),jj)=isi;qout(1:para),jj)=isq;count2=count2+ml;end通過將上述的發(fā)送段的并行

51、數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后得到時(shí)域的數(shù)據(jù)為：qpsk_x =0.7071 - 0.7071i 0.7071 + 0.7071i0.7071 + 0.7071i 0.7071 - 0.7071i-0.7071 + 0.7071i -0.7071 + 0.7071i-0.7071 - 0.7071i 0.7071 + 0.7071i3.3.4 qpsk調(diào)制星座圖為了能夠很好的觀察到 qpsk 的調(diào)制為此在程序中將 qpsk 調(diào)制的星座圖畫了出來，具體的 m 語言實(shí)現(xiàn)為：for alfa=0:0.001*pi:2*piplot(cos(alfa),sin(alfa),'b')hold onend

52、for i=1:ns*para例如：對(duì)16qam，要把輸入序列調(diào)整為4行，length(g_mod_in_16qam )/4 列的矩陣。% b2d :二進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)化后的結(jié)果 (convert the binary sequence to dec )% temp:星座圖陣列 (the constellation)%*%system_parameters switch (mod_mode)case 4 %本論文采用的就是qpsk的調(diào)制方式 mod_out=zeros(1,length(mod_in)/2); r=reshape(mod_in,2,length(mod_in)/2); %將輸入序

53、列轉(zhuǎn)化為(2,length(x)/2)的矩陣 b2d=bi2de(r','left-msb')+1; %將二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制,注意加1，因?yàn)閙atlab沒有a(0)項(xiàng)，而是從a(1)開始 temp = -1-j -1+j 1-j 1+j; for i=1:length(mod_in)/2 mod_out(i)=temp(b2d(i)/sqrt(2); %歸一化 endotherwise disp('error! please input again');end（2）解調(diào)方法是調(diào)制方法的逆向運(yùn)算，因本論文的仿真是以qpsk為調(diào)制和解調(diào)方法為基礎(chǔ)的，此處就以case 4（qpsk）為主介紹解調(diào)的實(shí)現(xiàn)。case4 %qpsk 調(diào)制d=zeros(4,length(demod_in); % 'd ' 是信道值和星座點(diǎn)的距離m=zeros(1