各种调制方式OFDM(QPSK,16QAM,64QAM)系统性能仿真

news/2024/11/8 22:54:42/

        在第四代移动通信系统中,大家都熟知上行链路通信系统采用的是SC-FDMA,而下行链路通信系统采用的是OFDM技术。这是因为在用户端,也就是我们离不开的手机,由于便捷性的原因其不可以做太大,所以其发射功率不能很大,而基站则是可以做很大的。OFDM技术采用的IFFT技术会出现偶尔一次的信号的同向叠加,从而出现PAPR(峰均比)比较高,这也就是导致采用OFDM技术最后需要的发射功率会很大的原因,所以这种技术是不适用于上行链路的,也就是从手机端到基站端,理解OFDM通信系统,在我看来,一方面是要理解整体的系统框架,另一方面,要理解为什么DFT快速发展后,出现快速算法FFT后,OFDM系统才会被广泛使用,同时要理解循环前缀的作用以及为什么可以进行频域均衡。

1.OFDM基本框架

        正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波数字通信调制技术,是一种特别适合在时延色散环境下进行高数据速率传输的调制方案。该方案将高速数据流转换为若干低速数据流,采用一组并行的易于均衡的窄带信道进行传输。OFDM系统模型如图3-1所示。该模型通过将发射端的高速传输的信息比特流经过串并转换,变成可以传输的OFDM符号,使得信号的带宽小于信道的相干带宽,从而克服由高速数据传输引起的码间串扰而后对每路数据用不同的子载波来进行调制,不同子载波之间的频率差为1/Ts,各个子载波之间通过引入循环前缀(CP)来防止子载波干扰(ICI),将N路调制后的信号进行叠加,构成当前的发射符号。在接收端,通过对接收到的发射符号进行相反的处理,可以得到原始的信息比特流。


2.利用IFFT来实现OFDM系统

        假设高速传输的信息流周期为,经过星座映射和串并转换后变成N路子符号集合,N路子信道信号可以表示为,且每个子载波调制的频率不同,依次表示为,N个子载波之间的间隔为,任意两个子载波之间是正交的,这样有利于接收端对信号的接收。将OFDM信号用复数方式表示为:

3.循环前缀好处

        循环前缀将OFDM符号尾部的一部分复制到OFDM符号的前面作为保护间隔,其作用是消除符号干扰和信道间干扰:充当保护间隔消除ISI,因为CP的存在使得前一个符号多径的副本都落在后一个符号的间隔范围内,从而消除前后两个数据块之间的干扰,但是这样的话,进行一定间隙的间隔也是可以实现的。加入循环前缀还有一个作用就是,使每个OFDM符号的一部分呈现周期性,将信号与信道冲激响应的线性卷积转换成循环卷积,时域循环卷积相当于频域直接相乘,从而可以进行频域均衡。

最核心最重要的就是CP是将线性卷积转化为循环卷积的。其过程如下:

1.设信道长度为L,则信道为:

后面公式太多,截图算了 

4.频域均衡

 

5.内容仿真

基于Matlab的仿真参数可以设置为以下几个参数。

表5-1 仿真参数的设置

参数类型

仿真参数

子载波个数

52

数据块个数

100

循环前缀长度

16

帧长

52*100

总帧数

10

调制方式

64QAM/16QAM/QPSK

信道模型

理想瑞利信道

信道长度

H=5,10,16,20,30

IFFT点数

64

信噪比(dB)

0:3:30

(CSI下)均衡算法

ZF

         仿真结果如果5-1和5-2所示。图5-1为OFDM系统不同调制方式的误码率对比。图5-2为OFDM系统下QPSK误码率随信道长度变化的对比图。

图5-1不同调制方式的误码率对比图

图5-5 QPSK误码率随信道长度变化的对比图

代码:

 


http://www.ppmy.cn/news/527673.html

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