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文檔簡介
1、 通信原理實(shí)驗(yàn)報告成 績:課程名稱:通信原理指導(dǎo)教師(簽名):實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱:OFDM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時間:2016/3/31班級:電信132 姓名:殷凱 學(xué)號: 實(shí) 驗(yàn) 目 的: 1. 掌握利用Matlab進(jìn)行仿真的方法;2. 掌握OFDM調(diào)制解調(diào)的基本原理。實(shí) 驗(yàn) 環(huán) 境: 電腦,Matlab軟件。實(shí) 驗(yàn) 原 理:1.調(diào)制原理正交頻分復(fù)用(OFDM)是多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)的一種。MCM的基本思想是把數(shù)據(jù)流串并變換為N路速率較低的子數(shù)據(jù)流,用它們分別去調(diào)制N路子載波后再并行傳輸。因子數(shù)據(jù)流的速率是原來的1/N,即符號周期擴(kuò)大為原來的N倍,遠(yuǎn)大于信道的最大延遲擴(kuò)展,這樣MCM就把一個寬帶頻
2、率選擇性信道劃分成N個窄帶平坦衰落信道,從而“先天”具有很強(qiáng)的抗多徑衰落和抗脈沖干擾的能力,特別適合于高速無線數(shù)據(jù)傳輸。OFDM是一種子載波相互混疊的MCM,因此它除了具有上述毗M的優(yōu)勢外,還具有更高的頻譜利用率。OFDM選擇時域相互正交的子載波,創(chuàng)門雖然在頻域相互混疊,卻仍能在接收端被分離出來。如圖:2. OFDM信號的解調(diào)上述描述的OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要大量的正弦波發(fā)生器、濾波器、調(diào)制器和相干解調(diào)器,因此所需的設(shè)備比較復(fù)雜。we1nstein和Ebert提出了采用離散傅立葉變換(DFT)來實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展,可以采用快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)實(shí)現(xiàn),大大降低了OFD
3、M技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度,使得OFDM技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用在各種移動通信系統(tǒng)中。 為了敘述的簡潔,忽略矩形函數(shù),并令的速率進(jìn)行采樣,可以得到:可以看到同樣在接收端,為了恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)符根據(jù)上述分析可以看出,OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)可以分別由IDFT/DPT來代替。通過N點(diǎn)IDFT運(yùn)算,把頻域數(shù)據(jù)符號變換為時域數(shù)據(jù)符號,經(jīng)過射頻載波調(diào)制之后,發(fā)送到無線信道中。其中每一個IDFT輸出的數(shù)據(jù)符號都是由所有子載波信號經(jīng)過疊加而生成的,即對連續(xù)的多個經(jīng)過調(diào)制的子載波的疊加信號進(jìn)行抽樣得到的。 在OFDM系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中,可以采用更加方便快捷的快速傅立葉變換 (FFT/IFFT)。N點(diǎn)工DFT運(yùn)算需要實(shí)施次
4、的復(fù)數(shù)乘法(為了方便,只比較復(fù)數(shù)乘法的運(yùn)算量),而IFFT可以顯著地降低運(yùn)算的復(fù)雜度。對于常用的基2IFFT算法來說,其復(fù)數(shù)乘法的次數(shù)僅為,而且隨著子載波個數(shù)N的增加,這種算法復(fù)雜度之間的差距也越明顯。對于子載波數(shù)量非常大的OFDM系統(tǒng)來說,可以進(jìn)一步采用基4IFFT算法來實(shí)施付立葉變換,其復(fù)數(shù)乘法或者相位旋轉(zhuǎn)的數(shù)量僅為。在實(shí)際應(yīng)用中,對一個OFDM符號進(jìn)行N次采樣,或者N點(diǎn)IFFT運(yùn)算所得到的N個輸出樣值往往不能真正地反映連續(xù)OFDM符號的變化特性,其原因在于:由于沒有使用過采樣,當(dāng)這些樣值點(diǎn)被送到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(A/D)時,就有可能導(dǎo)致生成偽信號,這是系統(tǒng)中所不能允許的。這種偽信號的表現(xiàn)就是
5、,當(dāng)以低于信號中最高頻率兩倍的頻率進(jìn)行采樣時,即當(dāng)采樣值被還原之后,信號中將不再含有原有信號中的高頻成分,呈現(xiàn)出虛假的低頻信號。因此針對這種偽信號現(xiàn)象,一般都需要對OFDM符號進(jìn)行過采樣,即在原有的采樣點(diǎn)之間在添加一些采樣點(diǎn),構(gòu)成PN(P為整數(shù))個采樣值。這種過采樣的實(shí)施也可以通過利用IFFT/FFT的方法來實(shí)現(xiàn),即在原始的N個輸入值的后面添加(P-1)N個零。實(shí) 驗(yàn) 步 驟:實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 及 結(jié) 果:1.仿真過程:根據(jù)OFDM系統(tǒng)框圖,首先由信源產(chǎn)生隨機(jī)0,1序列,然后經(jīng)過QPSK調(diào)制后進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換,再對串并轉(zhuǎn)換后的序列進(jìn)行IFFT變換得到時域信號,添加循環(huán)前綴后通過瑞麗信道,對得到的信號
6、在進(jìn)行去循環(huán)前綴,F(xiàn)FT變換,QPSK解調(diào),并串轉(zhuǎn)換后得到接收的信息序列,再將其與發(fā)送序列比較后,的到最后的誤碼率。2.仿真條件:OFDM系統(tǒng)子載波數(shù)為64,發(fā)送的符號數(shù)為103個,循環(huán)前綴cp=16,信道為瑞麗信道,瑞利階數(shù)為10,調(diào)制方式為QPSK。3.仿真結(jié)果:實(shí) 驗(yàn) 分 析:從OFDM系統(tǒng)的原理和仿真過程可以看出,OFDM系統(tǒng)頻帶利用率高,因?yàn)镺FDM允許重疊的正交子載波作為子信道,而不是傳統(tǒng)的利用保護(hù)頻帶分離子信道。同時高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換,能使得每個子載波上的信號時間比相應(yīng)同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長,采用循環(huán)前綴的方法,有效減少了ISI。 但是OFDM系統(tǒng)對頻偏和相位噪聲敏感,因?yàn)镺FDM區(qū)分各個子載波的方法是利用各個子載波之間的正交性,而頻偏和相位噪聲使正交性惡化,所以會產(chǎn)生ICI。OFDM技術(shù)可以有效地對抗信號波形間的干擾,適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。實(shí) 驗(yàn) 心 得:這次OFDM的調(diào)制解調(diào)仿真實(shí)驗(yàn)的原理不簡單,但是通過一步步的學(xué)習(xí)和理解之后,我大致了解了OFDM調(diào)制解調(diào)的實(shí)
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