OFDM系统原理及其实现

OFDM系统中,每个并行数据支路都是窄带信号,可近似认为每个支路都经历平坦衰落,这样就减小了频率选择性衰落对信号的影响。同时,每路子数据流速率的降低,减小了符号间干扰( ISI) 。此外,还可以通过加保护间隔的办法完全消除符号间干扰。假设每个OFDM符号由Y个样值组成,由于时延扩展,接收端将会有和信道冲激响应持续时间相对应的前L (L < Y) 个样值发生错误,为此,可以在发送信号前端加上M个样值,接收端收到信号时,先去掉前M个样值,然后再进行FFT,只要M ≥L就可完全消除ISI。由于多径效应等因素，两个连续的分组信号之间会产生码间串扰，前一分组的信号可能会影响到后一分组信号的前面几个码元

第三章

实验结果

码率计算：

bit_errors = find(baseband_in ~= baseband_out); bit_error_count = size(bit_errors,2) baseband_out_length k=bit_error_count b=baseband_out_length ber=k/b（误码率）

试验结果

原始数据（下图）：

发送端数据（下图）：

调制信号（下图）：

还原出来的信号（下图）:

实验分析

K为误码数量：为5 B为波形总量：为2000 误码率BER=k/b=% 16QAM误比特率为%

总结得出OFDM系统的误码率远低于16QAM等，由此可以见一定优越性。

总结

OFDM系统具有通过本次实验，我懂得了如何仿真实现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。

通过本次实验，我加深了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)。此次实验不但给我巩固了课本的基础知识，还加强了我的动手能力。

附录

clear all;

close all;

IDFT_bin_length = 1024; % DFT的点数 carrier_count = 200; % 载波的数量 bits_per_symbol = 2; % 每个符号代表的比特数 symbols_per_carrier = 50; % 每个载波使用的符号数

SNR = 10; % 信道中的信噪比（dB） baseband_out_length=carrier_count*symbols_per_carrier*bits_per_symbol;%总比特数

carriers = (1:carrier_count) + (floor(IDFT_bin_length/4) - floor(carrier_count/2));

conjugate_carriers = IDFT_bin_length - carriers + 2; %发送端

%产生随机二进制数据:

baseband_out = round(rand(1,baseband_out_length));

convert_matrix=reshape(baseband_out,bits_per_symbol,length(baseband_out)/bits_per_symbol);

for k = 1:(length(baseband_out)/bits_per_symbol) modulo_baseband(k) = 0; for i = 1:bits_per_symbol

modulo_baseband(k)=modulo_baseband(k)+convert_matrix(i,k)*2^(bits_per_symbol-i); end end % 串并转换

carrier_matrix=reshape(modulo_baseband,carrier_count,symbols_per_carrier)';

% 对每一个载波的符号进行差分编码

carrier_matrix = [zeros(1,carrier_count);carrier_matrix]; for i = 2:(symbols_per_carrier + 1)

carrier_matrix(i,:)=rem(carrier_matrix(i,:)+carrier_matrix(i-1,:),2^bits_per_symbol); end

% 把差分符号代码转换成相位

carrier_matrix = carrier_matrix * ((2*pi)/(2^bits_per_symbol)); % 把相位转换成复数

[X,Y]=pol2cart(carrier_matrix,ones(size(carrier_matrix,1),size(carrier_matrix,2)));

complex_carrier_matrix = complex(X,Y); % 分配载波到指定的IFFT位置

IDFT_modulation = zeros(symbols_per_carrier + 1, IDFT_bin_length); IDFT_modulation(:,carriers) = complex_carrier_matrix; IDFT_modulation(:,conjugate_carriers) conj(complex_carrier_matrix); % 画出频域中的OFDM信号代表 figure (1)

stem(0:IDFT_bin_length-1,

abs(IDFT_modulation(2,1:IDFT_bin_length)),'b*-') grid on

axis ([0 IDFT_bin_length ]) ylabel('Magnitude') xlabel('IDFT Bin')

title('OFDM Carrier Frequency Magnitude') % 通过IFFT将频域转化为时域，得到时域信号 time_wave_matrix = ifft(IDFT_modulation'); time_wave_matrix = time_wave_matrix'; %画出一个符号周期的时域OFDM信号 figure (2)

plot(0:IDFT_bin_length-1,time_wave_matrix(2,:)) grid on

=