OFDM的仿真过程案例分析综述
目录
TOC\o1-3\h\u18236OFDM的仿真过程案例分析综述 1
133691.1仿真软件 1
71781.2仿真参数 1
93891.3仿真过程及结果分析 3
95201.3.1信源的产生 3
11091.3.2QPSK/16QAM调制 3
299611.3.3OFDM调制 4
102221.3.4加入CP 5
127821.3.5多径信道 6
222271.3.6高斯噪声 8
242271.3.7OFDM解调 8
261521.3.8QPSK/16QAM解调 10
111111.3.9误码率曲线图 10
1.1仿真软件
本次仿真在MATLAB软件上进行编程，MATLAB是MathWorks公司在美国制造的一种商用的数学计算程序。它被用于数据分析、无线通信、图像处理与计算机视觉、信号处理等领域。本次仿真软件版本是MATLABR2014b，给MATLAB绘图带来了新的方法。与上一个版本不同的默认颜色、字体和样式对解释数据很有用处。
MATLAB的优势：
具有高效率的数字计算和符号运算能力，可免去使用者对复杂的数学操作；
具备完整的绘图处理能力，使运算和程序可视化；
?具有方便学者学习和掌握的用户接口；
强大的软件工具箱为使用者带来了许多便利和实际的操作。
1.2仿真参数
由课题参数要求知：传输速率25Mbit/s、时延扩展200ns、带宽小于18MHZ；根据已知的参数，先确定子载波数，由于子载波是传输信息的，所以OFDM符号时长会因为子载波数的变化而变化。由于OFDM是一种多载波调制，所以可以先设置子载波总个数Nfft为256，然而，仅有200个子载波发送（N=200)，其余的子载波用作通道之间的保护子载波。课题规定子载波的调制方式为QPSK、16QAM，由2.2节调制方式知，QPSK承载2位信息，16QAM承载4个位信息，又已知比特传输速率是25Mbit/s，子载波数也已经确定，可以根据公式求出一个OFDM符号时长，即：
（4-1）
其中Rb是传输速率，N是有效子载波数，M为调制的阶数（QPSK调制阶数是4，16QAM调制的阶数是16），将已知数据代入公式4-1得16μs（QPSK）或32μs（16QAM）。经查资料知，每个OFDM符号的循环前缀长度与总子载波数之间的关系是1/6~1/4，因此经过计算可以将循环前缀的长度设置为44，在本课题中用循环前缀当做系统的保护间隔，一个完整的符号长度或者是一个包括CP的符号采样点（NsamPerSyb）是300。可以根据公式求出系统的采样时间，即：
（4-2）
其中Tsyb是一个OFDM符号时长，NsamPerSyb是一个OFDM符号的采样点数，代入数据得0.053μs（QPSK）或0.106μs（16QAM）系统采样率是系统采样时间的倒数，即：
（4-3）
得18.75MHZ（调制子载波的方式为QPSK）或9.375MHZ（调制子载波的方式为16QAM）。
将系统采样率，总子载波数和有效子载波数代入下面的式子,可以求出信号的带宽。
(4-4)
代入数据此时的信号带宽得11.648MHZ（QPSK）或7.324MHZ（16QAM），在程序中采用朝正无穷大的方法取整数，则用QPSK调制的有效子载波的系统带宽是15MHZ，用16QAM调制的有效子载波的系统带宽是8MHZ，满足课题的要求带宽小于18MHZ。
文中3.1节介绍到了保护间隔，在现实中通常用到的是循环前缀，在本论文中，也是采用循环前缀，循环前缀是为了避免因多路径传输而产生的ICI和ISI，其先决条件是循环前缀必须比多路径时延更大，以避免一种码元的多路径成分对下一种码元产生影响，系统的传输性能就会更好。课题要求时延扩展是200ns，前面介绍到循环前缀的长度（采样点）为44，而采样率Fs在式4-3中已经计算出结果，将循环前缀长度和采样率代入式3-1（）中，则循环前缀的持续时间约为2346ns（QPSK）或4693ns（16QAM），都大于课题要求的时延扩展200ns，满足了循环前缀大于最大时延扩展，保证了加入循环前缀的意义所在。
1.3仿真过程及结果分析
1.3.1信源的产生
信源的产生，以QPSK调制子载波为例，利用randi函数产生一组分布均匀的0,1,2,3数据。
a=randi([0M-1],1,N*Nsyb);
QPSK的调制阶数M是4，所以有N*Nsyb个均匀分布着0,1,2,3的一