matlab fdm,用MATLAB实现FDM仿真分析.doc

中原工学院毕业设计论文

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3.1 计算机仿真

仿真实验是掌握系统性能的一种手段。它通过对仿真模型的实验结果来确定实际系统的性能。从而为新系统的建立或系统的改进提供可靠的参考。通过仿真，可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈。优化系统的整体性能，衡量方案的可行性。从中选择最后合理的系统配置和参数配置。然后再应用于实际系统中。因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。

3.1.1 仿真平台

硬件

CPU：Pentium III 600MHz

内存：128M SDRAM

软件

操作系统：Microsoft Windows2000 版本5.0

仿真软件：The Math Works Inc. Matlab 版本6.5

包括MATLAB 6.5的M文件仿真系统。

Matlab是一种强大的工程计算软件。目前最新的6.x版本 (windows环境)是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其工具箱中包括:数值分析、矩阵运算、通信、数字信号处理、建模和系统控制等应用工具程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。Matlab的特点是编程效率高，用户使用方便，扩充能力强，语句简单，内涵丰富，高效方便的矩阵和数组运算，方便的绘图功能。

3.1.2 基于MATLAB的OFDM系统仿真链路

根据OFDM 基本原理，本文给出利用MATLAB编写OFDM系统的仿真链路流程。串行数据经串并变换后进行QDPSK数字调制，调制后的复信号通过N点IFFT变换，完成多载波调制，使信号能够在N个子载波上并行传输，中间插入10训练序列符号用于信道估计，加入循环前缀后经并串转换、D /A后进入信道,接收端经过N点FFT变换后进行信道估计，将QDPSK解调后的数据并串变换后得到原始信息比特。

本文采用MATLAB语言编写M文件来实现上述系统。M文件包括脚本M文件和函数M文件，M文件的强大功能为MATLAB的可扩展性提供了基础和保障,使MATLAB能不断完善和壮大，成为一个开放的、功能强大的实用工具。M文件通过input命令可以轻松实现用户和程序的交互，通过循环向量化、数组维数预定义等提高M文件执行速度，优化内存管理，此外，还可以通过类似C++语言的面向对象编程方法等等。

输入

输入

串并

交换

QPSK

调制

FFT

插入

保护

间隔

衰减

计算

高斯

白噪

信道

去保

护间

隔

IFFT

QPSK

解调

并串

交换

误码

计算

输出

图3-1 仿真链路模型

3.2 循环前缀及信道估计对系统误码率的改善分析

本文主要研究循环前缀对系统误码率的改善分析

3.2.1 循环前缀

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

最初的保护间隔是用空数据填充的,这虽然消除了ISI，但却破坏了信道间的正交性。后来, Peled和Ruiz 提出了用循环前缀填充保护间隔的方法，即把Y个样值的最后M个复制到个OFDM符号的前端作为保护间隔，利用循环卷积的概念，只要循环前缀的长度大于信道的冲激响应，信道间仍是正交的。符号周期由T增加至T′= T + SKIPIF 1 < 0 T， SKIPIF 1 < 0 T是保护时隙，增加保护时隙会降低频谱利用率,所以 SKIPIF 1 < 0 T一般小于等于T/4。

3.2.2

用上述OFDM系统的实现方法进行OFDM传输系统的仿真,系统参数见表3-1

3-1 仿真系统参数

并行子信道个数

64

FFT 的长度

64

载波个数

64

符号速率

25000

循环次数

100

调制方式

QPSK

循环一次OFDM符号个数

10

首先基本参数设置成如上表所示，再分别设置保护间隔为18和32，然后改变输入信号的信噪比为：3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13。

图3-2 相同信道(64)插入不同保护间隔下误码率比较

图3-3 相同信道(128)插入不同保护间隔下误码率比较

图3-4 相同信道(256)插入不同保护间隔下误码率比较

如图3-2可知，误码率随着信噪比的增加而逐