Matlab实现OFDM调制
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QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现一、引言MIMO-OFDM系统是一种融合了多输入多输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术的无线通信系统,能够显著提高数据传输速率和系统可靠性。
在MIMO-OFDM系统中,调制方式的选择对系统性能具有重要的影响。
QPSK和16QAM是两种常用的调制方式,它们在MIMO-OFDM系统中的应用对系统的性能和效率有着明显的影响。
本文将针对QPSK和16QAM调制下的MIMO-OFDM系统进行Matlab仿真实现,以研究两种调制方式对系统性能的影响。
二、MIMO-OFDM系统基本原理MIMO-OFDM系统由MIMO技术和OFDM技术组成。
MIMO技术利用多个天线发射和接收信号,通过空间分集和空间复用的方式提高系统的性能和可靠性。
而OFDM技术将带宽分成多个子载波,并采用正交调制方式传输数据,能够有效克服多径干扰和频率选择性衰落,提高系统的抗干扰能力和频谱利用率。
MIMO-OFDM系统将MIMO技术和OFDM技术结合,充分发挥两者的优势,实现了高速率和高可靠性的无线通信。
1. Matlab仿真环境搭建需要在Matlab环境中搭建MIMO-OFDM系统的仿真环境。
在Matlab中,可以使用Communications Toolbox和Wireless Communications Toolbox工具箱来搭建MIMO-OFDM系统的仿真环境。
通过这些工具箱,可以方便地构建MIMO通道模型、OFDM调制器和解调器等系统组件,并进行参数设置和仿真运行。
2. QPSK调制方式在QPSK调制方式下,将复数信号映射到星座图上,每个符号点代表两个比特。
QPSK调制方式可以实现较高的传输速率和频谱利用率,适用于高速率和大容量的无线通信场景。
在MIMO-OFDM系统中,QPSK调制方式通常用于传输速率要求较高的场景,例如视频传输和高速数据传输等。
2. MIMO-OFDM系统仿真实现与QPSK调制方式类似,利用Matlab中的Wireless Communications Toolbox,可以进行16QAM调制下MIMO-OFDM系统的仿真实现。
close all;carrier_count=200;%子载波数symbols_per_carrier=12;%每子载波含符号数bits_per_symbol=4;%每符号含比特数,16QAM调制IFFT_bin_length=512;%FFT点数PrefixRatio=1/4;%保护间隔与OFDM数据的比例1/6~1/4GI=PrefixRatio*IFFT_bin_length ;%每一个OFDM符号添加的循环前缀长度为1/4*IFFT_bin_length 即保护间隔长度为128beta=1/32;%窗函数滚降系数GIP=beta*(IFFT_bin_length+GI);%循环后缀的长度20SNR=15; %信噪比dB%==================================================%================信号产生=================================== baseband_out_length = carrier_count * symbols_per_carrier * bits_per_symbol;%所输入的比特数目carriers = (1:carrier_count) + (floor(IFFT_bin_length/4) - floor(carrier_count/2));%共轭对称子载波映射复数数据对应的IFFT点坐标conjugate_carriers = IFFT_bin_length - carriers + 2;%共轭对称子载波映射共轭复数对应的IFFT点坐标rand( 'state',0);baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length));%输出待调制的二进制比特流%==============16QAM调制====================================complex_carrier_matrix=qam16(baseband_out);%列向量complex_carrier_matrix=reshape(complex_carrier_matrix',carrier_count,symbols_per_car rier)';%symbols_per_carrier*carrier_count 矩阵figure(1);plot(complex_carrier_matrix,'*r');%16QAM调制后星座图axis([-4, 4, -4, 4]);grid on%=================IFFT===========================IFFT_modulation=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length);%添0组成IFFT_bin_length IFFT 运算IFFT_modulation(:,carriers ) = complex_carrier_matrix ;%未添加导频信号,子载波映射在此处IFFT_modulation(:,conjugate_carriers ) = conj(complex_carrier_matrix);%共轭复数映射%========================================================stem(0:IFFT_bin_length-1, abs(IFFT_modulation(2,1:IFFT_bin_length)),'b*-')%第一个OFDM符号的频谱grid onaxis ([0 IFFT_bin_length -0.5 4.5]);ylabel('Magnitude');xlabel('IFFT Bin');title('OFDM Carrier Frequency Magnitude');figure(3);plot(0:IFFT_bin_length-1, (180/pi)*angle(IFFT_modulation(2,1:IFFT_bin_length)), 'go') hold onstem(0:carriers-1, (180/pi)*angle(IFFT_modulation(2,1:carriers)),'b*-');%第一个OFDM符号的相位stem(0:conjugate_carriers-1,(180/pi)*angle(IFFT_modulation(2,1:conjugate_carriers)),'b*-');axis ([0 IFFT_bin_length -200 +200])grid onylabel('Phase (degrees)')xlabel('IFFT Bin')title('OFDM Carrier Phase')%================================================================= signal_after_IFFT=ifft(IFFT_modulation,IFFT_bin_length,2);%OFDM调制即IFFT变换time_wave_matrix =signal_after_IFFT;%时域波形矩阵,行为每载波所含符号数,列ITTF 点数,N个子载波映射在其内,每一行即为一个OFDM符号figure(4);subplot(3,1,1);plot(0:IFFT_bin_length-1,time_wave_matrix(2,:));%第一个符号的波形axis([0, 700, -0.2, 0.2]);grid on;ylabel('Amplitude');xlabel('Time');title('OFDM Time Signal, One Symbol Period');%===========================================================%=====================添加循环前缀与后缀====================================XX=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP);for k=1:symbols_per_carrier;for i=1:IFFT_bin_length;XX(k,i+GI)=signal_after_IFFT(k,i);endfor i=1:GI;XX(k,i)=signal_after_IFFT(k,i+IFFT_bin_length-GI);%添加循环前缀endfor j=1:GIP;XX(k,IFFT_bin_length+GI+j)=signal_after_IFFT(k,j);%添加循环后缀endendtime_wave_matrix_cp=XX;%添加了循环前缀与后缀的时域信号矩阵,此时一个OFDM符号长度为IFFT_bin_length+GI+GIP=660subplot(3,1,2);plot(0:length(time_wave_matrix_cp)-1,time_wave_matrix_cp(2,:));%第一个符号添加循环前缀后的波形axis([0, 700, -0.2, 0.2]);grid on;ylabel('Amplitude');xlabel('Time');title('OFDM Time Signal with CP, One Symbol Period');%==============OFDM符号加窗==========================================windowed_time_wave_matrix_cp=zeros(1,IFFT_bin_length+GI+GIP);for i = 1:symbols_per_carrierwindowed_time_wave_matrix_cp(i,:) =real(time_wave_matrix_cp(i,:)).*rcoswindow(beta,IFFT_bin_length+GI)';%加窗升余弦窗endsubplot(3,1,3);plot(0:IFFT_bin_length-1+GI+GIP,windowed_time_wave_matrix_cp(2,:));%第一个符号的波形axis([0, 700, -0.2, 0.2]);grid on;ylabel('Amplitude');xlabel('Time');title('OFDM Time Signal Apply a Window , One Symbol Period');%========================生成发送信号,并串变换==================================================windowed_Tx_data=zeros(1,symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP); windowed_Tx_data(1:IFFT_bin_length+GI+GIP)=windowed_time_wave_matrix_cp(1,:); for i = 1:symbols_per_carrier-1 ;windowed_Tx_data((IFFT_bin_length+GI)*i+1:(IFFT_bin_length+GI)*(i+1)+GIP)=window ed_time_wave_matrix_cp(i+1,:);%并串转换,循环后缀与循环前缀相叠加end%=======================================================Tx_data_withoutwindow=reshape(time_wave_matrix_cp',(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP),1)';%没有加窗,只添加循环前缀与后缀的串行信号Tx_data=reshape(windowed_time_wave_matrix_cp',(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI +GIP),1)';%加窗后循环前缀与后缀不叠加的串行信号%================================================================= temp_time1 = (symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP);%加窗后循环前缀与后缀不叠加发送总位数figure (5)subplot(2,1,1);plot(0:temp_time1-1,Tx_data );%循环前缀与后缀不叠加发送的信号波形grid onylabel('Amplitude (volts)')xlabel('Time (samples)')title('OFDM Time Signal')temp_time2 =symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP;subplot(2,1,2);plot(0:temp_time2-1,windowed_Tx_data);%循环后缀与循环前缀相叠加发送信号波形grid onylabel('Amplitude (volts)')xlabel('Time (samples)')title('OFDM Time Signal')%=================未加窗发送信号频谱==================================symbols_per_average = ceil(symbols_per_carrier/5);%符号数的1/5,10行avg_temp_time = (IFFT_bin_length+GI+GIP)*symbols_per_average;%点数,10行数据,10个符号averages = floor(temp_time1/avg_temp_time);average_fft(1:avg_temp_time) = 0;%分成5段for a = 0:(averages-1)subset_ofdm = Tx_data_withoutwindow(((a*avg_temp_time)+1):((a+1)*avg_temp_time));%subset_ofdm_f = abs(fft(subset_ofdm));%将发送信号分段求频谱average_fft = average_fft + (subset_ofdm_f/averages);%总共的数据分为5段,分段进行FFT,平均相加endaverage_fft_log = 20*log10(average_fft);figure (6)subplot(2,1,1);plot((0:(avg_temp_time-1))/avg_temp_time, average_fft_log)%归一化0/avg_temp_time : (avg_temp_time-1)/avg_temp_timehold onplot(0:1/IFFT_bin_length:1, -35, 'rd')grid onaxis([0 0.5 -40 max(average_fft_log)])ylabel('Magnitude (dB)')xlabel('Normalized Frequency (0.5 = fs/2)')title('OFDM Signal Spectrum without windowing')%===============加窗的发送信号频谱================================= symbols_per_average = ceil(symbols_per_carrier/5);%符号数的1/5,10行avg_temp_time = (IFFT_bin_length+GI+GIP)*symbols_per_average;%点数,10行数据,10个符号averages = floor(temp_time1/avg_temp_time);average_fft(1:avg_temp_time) = 0;%分成5段for a = 0:(averages-1)subset_ofdm = Tx_data(((a*avg_temp_time)+1):((a+1)*avg_temp_time));%利用循环前缀后缀未叠加的串行加窗信号计算频谱subset_ofdm_f = abs(fft(subset_ofdm));%分段求频谱average_fft = average_fft + (subset_ofdm_f/averages);%总共的数据分为5段,分段进行FFT,平均相加endaverage_fft_log = 20*log10(average_fft);subplot(2,1,2)plot((0:(avg_temp_time-1))/avg_temp_time, average_fft_log)%归一化0/avg_temp_time : (avg_temp_time-1)/avg_temp_timehold onplot(0:1/IFFT_bin_length:1, -35, 'rd')grid onaxis([0 0.5 -40 max(average_fft_log)])ylabel('Magnitude (dB)')xlabel('Normalized Frequency (0.5 = fs/2)')title('Windowed OFDM Signal Spectrum')%====================添加噪声============================================Tx_signal_power = var(windowed_Tx_data);%发送信号功率linear_SNR=10^(SNR/10);%线性信噪比noise_sigma=Tx_signal_power/linear_SNR;noise_scale_factor = sqrt(noise_sigma);%标准差sigmanoise=randn(1,((symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI))+GIP)*noise_scale_factor; %产生正态分布噪声序列%noise=wgn(1,length(windowed_Tx_data),noise_sigma,'complex');%产生复GAUSS白噪声信号Rx_data=windowed_Tx_data +noise;%接收到的信号加噪声%=====================接收信号串/并变换去除前缀与后缀==========================================Rx_data_matrix=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP);for i=1:symbols_per_carrier;Rx_data_matrix(i,:)=Rx_data(1,(i-1)*(IFFT_bin_length+GI)+1:i*(IFFT_bin_length+GI)+GI P);%串并变换endRx_data_complex_matrix=Rx_data_matrix(:,GI+1:IFFT_bin_length+GI);%去除循环前缀与循环后缀,得到有用信号矩阵%============================================================%==== ============================================================%==============================================================% OFDM解码16QAM解码%=================FFT变换=================================Y1=fft(Rx_data_complex_matrix,IFFT_bin_length,2);%OFDM解码即FFT变换Rx_carriers=Y1(:,carriers);%除去IFFT/FFT变换添加的0,选出映射的子载波Rx_phase =angle(Rx_carriers);%接收信号的相位Rx_mag = abs(Rx_carriers);%接收信号的幅度figure(7);polar(Rx_phase, Rx_mag,'bd');%极坐标坐标下画出接收信号的星座图%================================================================== ====[M, N]=pol2cart(Rx_phase, Rx_mag);Rx_complex_carrier_matrix = complex(M, N);figure(8);plot(Rx_complex_carrier_matrix,'*r');%XY坐标接收信号的星座图axis([-4, 4, -4, 4]);grid on%====================16qam解调==================================================Rx_serial_complex_symbols =reshape(Rx_complex_carrier_matrix',size(Rx_complex_carrier_matrix,1)*size(Rx_complex_carrier_matrix,2),1)' ;Rx_decoded_binary_symbols=demoduqam16(Rx_serial_complex_symbols);%============================================================ baseband_in = Rx_decoded_binary_symbols;figure(9);subplot(2,1,1);stem(baseband_out(1:100));subplot(2,1,2);stem(baseband_in(1:100));%================误码率计算=============================================bit_errors=find(baseband_in ~=baseband_out);bit_error_count = size(bit_errors, 2)ber=bit_error_count/baseband_out_length。
基于matlab的OFDM信号调制和多径传输仿真一、OFDM信号的调制OFDM系统实现的基本步骤为:首先是对待发送的序列进行串并转换,然后进行映射,再对其进行IFFT,即为OFDM信号的调制,加入循环前缀,然后发送。
接收端接收到信号首先去掉循环前缀,然后进行FFT,即为OFDM信号的解调,然后在进行并串转换,最后进行判决得到接收序列。
1、产生发送序列:可以通过matlab的round(rand(1,N))命令来产生一个随机的发送序列。
2、串并转换:通过matlab的reshape命令进行串并转换,需要注意的是转换后的结果是以列为单位的,不是以行为单位的。
3、16QAM调制:一般可以用QPSK、M-QAM等调制方式,本次试验使用16QAM调制方式。
在实验中利用所编的qam.m(自己编的)子函数来进行16QAM调制。
4、调制:OFDM信号的调制是利用IFFT来实现的,注意使用matlab的IFFT命令时,是对矩阵的列向量进行变换,而不是对行向量进行变换,这样经过变换后每一行的元素的频率就是一样的,而正好每一行频率都是正交的,而每一行是属于同一个子载波。
5、加入循环前缀:将IFFT变换后的后面gl个元素复制到前面,作为循环前缀,这样能抵抗由于多径时延引起的码间干扰的影响,如果循环前缀的长度大于最大时延扩展,则在理论上说能完全消除码间干扰的影响。
6、并串转换后送入信道进行传输,信号在信道中会产生多径、频偏、相偏等现象。
7、接收端进行串并转换(同(2));8、去循环前缀;9、FFT:去循环前缀之后的信号进行FFT,使用matlab的FFT命令;10、信道估计:在此实验中是利用多径时延信道进行信息传送的,因此信号在信道中传输的过程中会出现多径时延,多普勒频移等现象,所以接收到的信号会产生严重的失真,但是如果我们知道信道对信号的影响,在接收端对信号进行恢复,从而减弱甚至抵消信道对信号的影响。
本实验中使用基于LS算法的信道估计。
基于MATLAB与FPGA的OFDM调制解调器设计与仿真实现1 前言 ...................................................................1 2 基本原理 (2)3 基于MATLAB的OFDM全过程仿真与性能仿真分析 (5)3.1 MATLAB简介 (5)3.2 基于MATLAB的OFDM全过程仿真分析 (5)3.2.1 仿真参数设置 (5)3.2.2 仿真流程设置 ................................................ 5 3.2.3 仿真过程分析 ................................................ 6 3.2.4 仿真误码率分析 ............................................. 10 3.3 基于MATLAB的OFDM性能仿真分析 ................................... 11 3.4 本章小结 ......................................................... 18 4 硬件设计 (19)4.1 总体方案设计 (19)4.2 单元模块设计 (21)4.2.1 电源模块设计 (22)4.2.2 复位模块设计 ............................................... 22 4.2.3 时钟模块设计 ............................................... 23 4.2.4 LED模块设计 ................................................ 23 4.2.5 FLASH模块设计 .............................................. 24 4.2.6 SDRAM模块设计 .............................................. 25 4.2.7 I/O模块设计 ................................................ 26 4.3 特殊器件介绍 (27)4.3.1 EP2C8Q208C8N ............................................... 27 4.4 本章小结 ......................................................... 27 5 基于IPCore的OFDM调制器设计与仿真实现 .. (28)5.1 IPCore简介 (28)5.2 Altera FFT IPCore调用流程 ....................................... 28 5.3 OFDM调制器模块的设计与仿真实现 . (31)5.3.1 调制器模块设计 (31)5.3.2子模块仿真分析 (31)基于MATLAB与FPGA的OFDM调制解调器设计与仿真实现 6 系统调试 .............................................................. 39 7 结论 .................................................................. 40 8 总结与体会 ............................................................ 41 9 致谢 .................................................................. 42 10 参考文献 ............................................................. 43 附录1:EP2C8Q208C8N芯片原理图 .......................................... 44 附录2:EP2C8Q208C8N芯片PCB图 .......................................... 45 附录3:AD9957芯片原理图 ................................................ 46 附录4:AD6620芯片原理图 ................................................ 47 附录5:DUC部分电路图 ................................................... 48 附录6:FPGA部分电路图 .................................................. 49 附录7:FPGA部分PCB图 .................................................. 50 附录8:设计程序 ........................................................ 51 附录9:外文资料翻译 . (56)基于MATLAB与FPGA的OFDM调制解调器设计与仿真实现1 前言OFDM是一种多载波传输技术,它的出现至今已有40余年历史。
close all;carrier_count=200;%子载波数symbols_per_carrier=12;%每子载波含符号数bits_per_symbol=4;%每符号含比特数,16QAM调制IFFT_bin_length=512;%FFT点数PrefixRatio=1/4;%保护间隔与OFDM数据的比例1/6~1/4GI=PrefixRatio*IFFT_bin_length ;%每一个OFDM符号添加的循环前缀长度为1/4*IFFT_bin_length 即保护间隔长度为128beta=1/32;%窗函数滚降系数GIP=beta*(IFFT_bin_length+GI);%循环后缀的长度20SNR=15; %信噪比dB%==================================================%================信号产生=================================== baseband_out_length = carrier_count * symbols_per_carrier * bits_per_symbol;%所输入的比特数目carriers = (1:carrier_count) + (floor(IFFT_bin_length/4) - floor(carrier_count/2));%共轭对称子载波映射复数数据对应的IFFT点坐标conjugate_carriers = IFFT_bin_length - carriers + 2;%共轭对称子载波映射共轭复数对应的IFFT点坐标rand( 'state',0);baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length));%输出待调制的二进制比特流%==============16QAM调制====================================complex_carrier_matrix=qam16(baseband_out);%列向量complex_carrier_matrix=reshape(complex_carrier_matrix',carrier_count,symbols_per_car rier)';%symbols_per_carrier*carrier_count 矩阵figure(1);plot(complex_carrier_matrix,'*r');%16QAM调制后星座图axis([-4, 4, -4, 4]);grid on%=================IFFT===========================IFFT_modulation=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length);%添0组成IFFT_bin_length IFFT 运算IFFT_modulation(:,carriers ) = complex_carrier_matrix ;%未添加导频信号,子载波映射在此处IFFT_modulation(:,conjugate_carriers ) = conj(complex_carrier_matrix);%共轭复数映射%========================================================stem(0:IFFT_bin_length-1, abs(IFFT_modulation(2,1:IFFT_bin_length)),'b*-')%第一个OFDM符号的频谱grid onaxis ([0 IFFT_bin_length -0.5 4.5]);ylabel('Magnitude');xlabel('IFFT Bin');title('OFDM Carrier Frequency Magnitude');figure(3);plot(0:IFFT_bin_length-1, (180/pi)*angle(IFFT_modulation(2,1:IFFT_bin_length)), 'go') hold onstem(0:carriers-1, (180/pi)*angle(IFFT_modulation(2,1:carriers)),'b*-');%第一个OFDM符号的相位stem(0:conjugate_carriers-1,(180/pi)*angle(IFFT_modulation(2,1:conjugate_carriers)),'b*-');axis ([0 IFFT_bin_length -200 +200])grid onylabel('Phase (degrees)')xlabel('IFFT Bin')title('OFDM Carrier Phase')%================================================================= signal_after_IFFT=ifft(IFFT_modulation,IFFT_bin_length,2);%OFDM调制即IFFT变换time_wave_matrix =signal_after_IFFT;%时域波形矩阵,行为每载波所含符号数,列ITTF 点数,N个子载波映射在其内,每一行即为一个OFDM符号figure(4);subplot(3,1,1);plot(0:IFFT_bin_length-1,time_wave_matrix(2,:));%第一个符号的波形axis([0, 700, -0.2, 0.2]);grid on;ylabel('Amplitude');xlabel('Time');title('OFDM Time Signal, One Symbol Period');%===========================================================%=====================添加循环前缀与后缀====================================XX=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP);for k=1:symbols_per_carrier;for i=1:IFFT_bin_length;XX(k,i+GI)=signal_after_IFFT(k,i);endfor i=1:GI;XX(k,i)=signal_after_IFFT(k,i+IFFT_bin_length-GI);%添加循环前缀endfor j=1:GIP;XX(k,IFFT_bin_length+GI+j)=signal_after_IFFT(k,j);%添加循环后缀endendtime_wave_matrix_cp=XX;%添加了循环前缀与后缀的时域信号矩阵,此时一个OFDM符号长度为IFFT_bin_length+GI+GIP=660subplot(3,1,2);plot(0:length(time_wave_matrix_cp)-1,time_wave_matrix_cp(2,:));%第一个符号添加循环前缀后的波形axis([0, 700, -0.2, 0.2]);grid on;ylabel('Amplitude');xlabel('Time');title('OFDM Time Signal with CP, One Symbol Period');%==============OFDM符号加窗==========================================windowed_time_wave_matrix_cp=zeros(1,IFFT_bin_length+GI+GIP);for i = 1:symbols_per_carrierwindowed_time_wave_matrix_cp(i,:) =real(time_wave_matrix_cp(i,:)).*rcoswindow(beta,IFFT_bin_length+GI)';%加窗升余弦窗endsubplot(3,1,3);plot(0:IFFT_bin_length-1+GI+GIP,windowed_time_wave_matrix_cp(2,:));%第一个符号的波形axis([0, 700, -0.2, 0.2]);grid on;ylabel('Amplitude');xlabel('Time');title('OFDM Time Signal Apply a Window , One Symbol Period');%========================生成发送信号,并串变换==================================================windowed_Tx_data=zeros(1,symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP); windowed_Tx_data(1:IFFT_bin_length+GI+GIP)=windowed_time_wave_matrix_cp(1,:); for i = 1:symbols_per_carrier-1 ;windowed_Tx_data((IFFT_bin_length+GI)*i+1:(IFFT_bin_length+GI)*(i+1)+GIP)=window ed_time_wave_matrix_cp(i+1,:);%并串转换,循环后缀与循环前缀相叠加end%=======================================================Tx_data_withoutwindow=reshape(time_wave_matrix_cp',(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP),1)';%没有加窗,只添加循环前缀与后缀的串行信号Tx_data=reshape(windowed_time_wave_matrix_cp',(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI +GIP),1)';%加窗后循环前缀与后缀不叠加的串行信号%================================================================= temp_time1 = (symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP);%加窗后循环前缀与后缀不叠加发送总位数figure (5)subplot(2,1,1);plot(0:temp_time1-1,Tx_data );%循环前缀与后缀不叠加发送的信号波形grid onylabel('Amplitude (volts)')xlabel('Time (samples)')title('OFDM Time Signal')temp_time2 =symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP;subplot(2,1,2);plot(0:temp_time2-1,windowed_Tx_data);%循环后缀与循环前缀相叠加发送信号波形grid onylabel('Amplitude (volts)')xlabel('Time (samples)')title('OFDM Time Signal')%=================未加窗发送信号频谱==================================symbols_per_average = ceil(symbols_per_carrier/5);%符号数的1/5,10行avg_temp_time = (IFFT_bin_length+GI+GIP)*symbols_per_average;%点数,10行数据,10个符号averages = floor(temp_time1/avg_temp_time);average_fft(1:avg_temp_time) = 0;%分成5段for a = 0:(averages-1)subset_ofdm = Tx_data_withoutwindow(((a*avg_temp_time)+1):((a+1)*avg_temp_time));%subset_ofdm_f = abs(fft(subset_ofdm));%将发送信号分段求频谱average_fft = average_fft + (subset_ofdm_f/averages);%总共的数据分为5段,分段进行FFT,平均相加endaverage_fft_log = 20*log10(average_fft);figure (6)subplot(2,1,1);plot((0:(avg_temp_time-1))/avg_temp_time, average_fft_log)%归一化0/avg_temp_time : (avg_temp_time-1)/avg_temp_timehold onplot(0:1/IFFT_bin_length:1, -35, 'rd')grid onaxis([0 0.5 -40 max(average_fft_log)])ylabel('Magnitude (dB)')xlabel('Normalized Frequency (0.5 = fs/2)')title('OFDM Signal Spectrum without windowing')%===============加窗的发送信号频谱================================= symbols_per_average = ceil(symbols_per_carrier/5);%符号数的1/5,10行avg_temp_time = (IFFT_bin_length+GI+GIP)*symbols_per_average;%点数,10行数据,10个符号averages = floor(temp_time1/avg_temp_time);average_fft(1:avg_temp_time) = 0;%分成5段for a = 0:(averages-1)subset_ofdm = Tx_data(((a*avg_temp_time)+1):((a+1)*avg_temp_time));%利用循环前缀后缀未叠加的串行加窗信号计算频谱subset_ofdm_f = abs(fft(subset_ofdm));%分段求频谱average_fft = average_fft + (subset_ofdm_f/averages);%总共的数据分为5段,分段进行FFT,平均相加endaverage_fft_log = 20*log10(average_fft);subplot(2,1,2)plot((0:(avg_temp_time-1))/avg_temp_time, average_fft_log)%归一化0/avg_temp_time : (avg_temp_time-1)/avg_temp_timehold onplot(0:1/IFFT_bin_length:1, -35, 'rd')grid onaxis([0 0.5 -40 max(average_fft_log)])ylabel('Magnitude (dB)')xlabel('Normalized Frequency (0.5 = fs/2)')title('Windowed OFDM Signal Spectrum')%====================添加噪声============================================Tx_signal_power = var(windowed_Tx_data);%发送信号功率linear_SNR=10^(SNR/10);%线性信噪比noise_sigma=Tx_signal_power/linear_SNR;noise_scale_factor = sqrt(noise_sigma);%标准差sigmanoise=randn(1,((symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI))+GIP)*noise_scale_factor; %产生正态分布噪声序列%noise=wgn(1,length(windowed_Tx_data),noise_sigma,'complex');%产生复GAUSS白噪声信号Rx_data=windowed_Tx_data +noise;%接收到的信号加噪声%=====================接收信号串/并变换去除前缀与后缀==========================================Rx_data_matrix=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP);for i=1:symbols_per_carrier;Rx_data_matrix(i,:)=Rx_data(1,(i-1)*(IFFT_bin_length+GI)+1:i*(IFFT_bin_length+GI)+GI P);%串并变换endRx_data_complex_matrix=Rx_data_matrix(:,GI+1:IFFT_bin_length+GI);%去除循环前缀与循环后缀,得到有用信号矩阵%============================================================%==== ============================================================%==============================================================% OFDM解码16QAM解码%=================FFT变换=================================Y1=fft(Rx_data_complex_matrix,IFFT_bin_length,2);%OFDM解码即FFT变换Rx_carriers=Y1(:,carriers);%除去IFFT/FFT变换添加的0,选出映射的子载波Rx_phase =angle(Rx_carriers);%接收信号的相位Rx_mag = abs(Rx_carriers);%接收信号的幅度figure(7);polar(Rx_phase, Rx_mag,'bd');%极坐标坐标下画出接收信号的星座图%================================================================== ====[M, N]=pol2cart(Rx_phase, Rx_mag);Rx_complex_carrier_matrix = complex(M, N);figure(8);plot(Rx_complex_carrier_matrix,'*r');%XY坐标接收信号的星座图axis([-4, 4, -4, 4]);grid on%====================16qam解调==================================================Rx_serial_complex_symbols =reshape(Rx_complex_carrier_matrix',size(Rx_complex_carrier_matrix,1)*size(Rx_complex_carrier_matrix,2),1)' ;Rx_decoded_binary_symbols=demoduqam16(Rx_serial_complex_symbols);%============================================================ baseband_in = Rx_decoded_binary_symbols;figure(9);subplot(2,1,1);stem(baseband_out(1:100));subplot(2,1,2);stem(baseband_in(1:100));%================误码率计算=============================================bit_errors=find(baseband_in ~=baseband_out);bit_error_count = size(bit_errors, 2)ber=bit_error_count/baseband_out_length。
基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析OFDM(正交频分复用)是一种广泛应用于无线通信系统中的多载波调制技术。
在OFDM系统中,信号被分为多个独立的子载波,并且每个子载波之间正交。
这种正交的特性使得OFDM系统具有抗频率选择性衰落和多径干扰的能力。
本文将基于MATLAB对OFDM系统进行仿真及分析。
首先,我们需要确定OFDM系统的参数。
假设我们使用256个子载波,其中包括8个导频符号用于信道估计,每个OFDM符号的时域长度为128个采样点。
接下来,我们需要生成调制信号。
假设我们使用16QAM调制方式,每个子载波可以传输4个比特。
在MATLAB中,我们可以使用randi函数生成随机的比特序列,然后将比特序列映射为16QAM符号。
生成的符号序列可以通过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)将其转换为时域信号。
OFDM系统的发射端包括窗函数、导频符号插入、IFFT和并行到串行转换等模块。
窗函数用于增加OFDM符号之间的过渡带,导频符号用于信道估计和符号同步。
通过将符号序列与导频图案插入到OFDM符号序列中,然后进行IFFT变换,再进行并行到串行转换即可得到OFDM信号的时域波形。
接下来,我们需要模拟OFDM信号在信道中传输和接收。
假设信道是Additive White Gaussian Noise(AWGN)信道。
在接收端,OFDM信号的时域波形通过串行到并行转换,然后进行FFT(Fast Fourier Transform)变换得到频域信号。
通过在频域上对导频符号和OFDM信号进行正交插值,可以进行信道估计和等化。
最后将频域信号进行解调,得到接收后的比特序列。
通过比较发送前和接收后的比特序列,我们可以计算比特误码率(BER)来评估OFDM系统的性能。
比特误码率是接收到错误比特的比特数与总传输比特数之比。
通过改变信噪比(SNR)值,我们可以评估OFDM系统在不同信道条件下的性能。
ofdm的matlab实现OFDM(正交频分复用)是一种常用的调制解调技术,被广泛应用于无线通信和数字电视等领域。
在本篇文章中,我们将探讨OFDM的基本原理,并介绍如何使用Matlab实现OFDM系统。
一、OFDM基本原理OFDM是一种基于频域的多载波调制技术,通过将高速数据流分成多个较低速的子流,并将这些子流分配到不同的频率载波上来传输数据。
通过这种方式,OFDM可以有效地抵抗频率选择性衰落和多径传播引起的时域间隔干扰,提供更好的抗干扰性能。
OFDM系统的主要构成部分包括信源、调制器(调制器和反调制器)和调制解调器(调制器和解调器)。
在发送端,调制器将输入数据流分为多个子流,并进行调制后输出。
在接收端,解调器对接收到的信号进行解调并还原为原始数据流。
OFDM调制器的实现主要依赖于以下两个关键概念:正交性和多载波调制。
1. 正交性:在OFDM系统中,子载波之间需要满足正交性条件,即相邻子载波之间的正弦波形式相互垂直,相位差为0或π。
这样可以确保子载波之间的干扰最小。
2. 多载波调制:OFDM系统中,将整个频率带宽划分为多个子载波,每个子载波都可以用不同的调制方式来传输数据。
常见的调制方式有BPSK、QPSK、16-QAM等。
二、Matlab实现OFDM系统下面我们将使用Matlab来实现OFDM系统。
按照OFDM系统的基本原理,需要完成以下几个步骤:1. 生成原始数据:首先,我们需要生成一组原始数据作为输入。
可以使用随机数生成器来生成一个指定长度的数据序列。
2. 子载波生成:根据系统设置,生成需要的子载波。
可以使用fft函数计算离散傅里叶变换,得到频域上的正弦波。
3. 数据调制:将原始数据按照设定的调制方式进行调制,得到对应的调制符号。
可以使用BPSK、QPSK或其他调制方式。
4. 倍频:将调制符号乘以子载波的复数载波,得到OFDM的时域信号。
5. CP(循环前缀)添加:为了避免多径效应引起的信号间干扰,在时域信号的开头添加一个与其末尾相同的循环前缀。
ofdm可见光通信matlabOFDM(正交频分复用)是一种多载波调制技术,广泛应用于无线通信系统中。
而可见光通信是一种基于光波的通信技术。
本文将结合MATLAB软件,探讨OFDM技术在可见光通信中的应用。
我们来了解一下OFDM技术。
OFDM技术是一种将高速数据流分成多个低速子流并同时传输的技术。
它能够充分利用频谱资源,提高系统的传输效率。
OFDM技术通过将数据流分成多个子流,每个子流都在不同的频率上进行调制,然后将这些子流通过并行传输的方式发送出去。
接收端收到这些子流后,再将它们合并起来,得到原始的数据流。
OFDM技术在无线通信系统中广泛应用,如Wi-Fi、LTE等。
可见光通信是一种利用可见光波进行数据传输的技术。
它的工作原理是通过调制可见光波的亮度或频率来传输信息。
可见光通信具有频谱资源丰富、无电磁波辐射、安全性高等优点,因此在室内定位、室内导航、智能照明等领域呈现出广阔的应用前景。
将OFDM技术与可见光通信相结合,可以充分利用OFDM技术的优势,提高可见光通信系统的传输效率和可靠性。
在OFDM可见光通信系统中,发送端将要传输的数据流分成多个子流,并将每个子流分别调制到不同的频率上。
然后,通过LED灯或其他可见光发射器将这些子流转化为可见光信号并发送出去。
接收端使用光电二极管等光电器件将接收到的可见光信号转化为电信号,并通过解调和合并子流的方式得到原始的数据流。
MATLAB是一种功能强大的数学软件,也是进行OFDM可见光通信系统仿真的常用工具。
通过MATLAB,我们可以模拟OFDM可见光通信系统的传输过程,并对系统的性能进行评估。
首先,我们需要建立OFDM可见光通信系统的模型,包括发送端和接收端。
发送端的主要任务是将数据流分成多个子流,并将每个子流调制到不同的频率上。
接收端的主要任务是接收可见光信号,并将其转化为电信号,并通过解调和合并子流的方式得到原始的数据流。
在MATLAB中,我们可以使用OFDM调制器和解调器模块来实现OFDM调制和解调的功能。
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现1. 引言1.1 背景介绍MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术和OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是目前无线通信领域中常用的关键技术。
MIMO技术通过在传输端和接收端利用多个天线进行数据传输,从而提高系统的传输效率和抗干扰性能。
而OFDM技术则利用频谱分割和并行传输的方式,提高信道传输效率和抗多径干扰的能力。
本文将结合QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)调制和16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制两种常见调制方式,设计并实现MIMO-OFDM系统。
QPSK调制使用4个相位点来表示传输信号,适用于简单的调制场景;而16QAM调制则利用16个不同的信号点表示传输信号,可以提高传输速率和频谱利用效率。
通过Matlab仿真实现这两种调制方式下的MIMO-OFDM系统,并进行性能分析和实验结果展示,旨在探究不同调制方式对系统性能的影响,为未来的无线通信系统设计提供参考和借鉴。
1.2 研究意义研究QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的意义在于探索该组合对系统性能的影响,进一步优化系统设计和参数配置。
通过比较不同调制方式下MIMO-OFDM系统的性能表现,可以为实际通信系统的部署提供重要参考依据。
研究还有助于深化对多址接入、信道编解码等关键技术的理解,并为提高系统的可靠性、稳定性和数据传输速率提供技术支持。
探究QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的研究意义重大,不仅可以促进通信技术的进步,还可以为实际应用中的无线通信系统提供更加稳定和高效的解决方案。
1.3 研究目的研究目的:通过对QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的设计和仿真实现,旨在探究在多输入多输出和正交频分复用技术的基础上,如何提高系统的性能和可靠性。
matlab ofdm解调函数
在MATLAB中进行OFDM(正交频分复用)系统的解调,通常需要使用一系列函数来实现。
首先,你需要使用ifft函数来将接收到的频域信号转换为时域信号。
然后,你可能需要进行信道均衡和时域同步,这可以通过使用MATLAB中的相关函数来实现。
接下来,你需要使用fft函数将时域信号转换回频域信号,并且进行符号解调和解调映射。
最后,你可能需要进行信道译码和解交织操作,以及误码率性能评估等操作。
除了上述基本的操作外,具体的解调函数可能会根据你的系统设计和要求而有所不同。
在MATLAB中,你可以使用一些内置的通信工具箱函数来简化这些操作,比如使用comm.OFDMDemodulator来进行OFDM解调,或者使用通信工具箱中的其他相关函数来实现你的解调算法。
总的来说,在MATLAB中实现OFDM系统的解调涉及到频域到时域的转换、信道均衡、解调映射、译码等一系列复杂的操作,需要结合你具体的系统设计和需求来选择合适的函数和算法来实现。
希望这些信息能够帮助你更好地理解在MATLAB中实现OFDM系统的解调函数。
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现一、引言在通信系统中,多输入多输出(MIMO)技术和正交频分复用(OFDM)技术是两种重要的通信技术,它们分别能够提高系统的数据传输速率和信号的可靠性。
而QPSK和16QAM调制则是常用于数字通信系统的调制方式,在实际应用中具有重要的意义。
本文将结合MIMO-OFDM系统和QPSK、16QAM调制,使用Matlab进行仿真实现,展示其在数字通信系统中的应用。
二、MIMO-OFDM系统MIMO-OFDM系统是将MIMO技术与OFDM技术相结合的一种通信系统。
MIMO技术是指通过多个天线实现在同一频段上传输多个并行数据流的技术,可以提高系统的数据传输速率和信号的可靠性。
而OFDM技术是一种多载波调制技术,可以将一个高速数据流分成多个低速数据流,并通过并行传输提高系统的频谱利用率和抗多径干扰能力。
在MIMO-OFDM系统中,传输信号首先通过MIMO编码器进行编码,然后经过OFDM调制器进行调制。
接收端通过OFDM解调器和MIMO解码器对接收信号进行解调和解码,从而实现数据的传输。
三、QPSK调制QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)调制是一种常用的数字调制方式,它将信号分成实部和虚部进行调制,每个符号携带两个比特信息。
QPSK调制器通过将输入的二进制比特流分成两路,分别作为实部和虚部信号进行调制,形成QPSK调制信号。
QPSK调制的信号点分布在复平面上的四个正交位置,分别代表00、01、10、11四种符号的调制。
它的优点是可以在相同的带宽和功率条件下实现比BPSK调制更高的数据传输速率,且具有抗噪性能好的特点。
五、MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现为了验证MIMO-OFDM系统在QPSK和16QAM调制下的性能,我们使用Matlab进行仿真实现。
首先我们建立了一个具有多个发送天线和多个接收天线的MIMO信道模型,并在此基础上构建了一个MIMO-OFDM系统。
在MATLAB中,OFDM(正交频分复用)的实现通常涉及以下参数:
1. **子载波数量**:这是OFDM信号中使用的总子载波数量。
在MATLAB中,这通常由参数`N`表示。
2. **符号周期**:每个OFDM符号所占的时间。
在MATLAB中,这通常由参数`Tb`表示。
3. **采样时间间隔**:在OFDM信号中,每个子载波之间的时间间隔。
在MATLAB中,这通常由参数`Ts`表示。
4. **调制方式**:使用的调制方案,如QPSK、16-QAM、64-QAM等。
在MATLAB中,这通常由参数`M`表示。
5. **循环前缀长度**:循环前缀是添加到OFDM符号的尾部的额外数据,以减少多径效应的影响。
在MATLAB中,这通常由参数`CP_len`表示。
6. **保护间隔**:OFDM符号之间的间隔,用于进一步减少多径效应的影响。
在MATLAB中,这通常由参数`GI_len`表示。
7. **信道模型**:模拟信道衰落和噪声的方式。
在MATLAB中,可以使用预定义的信道模型,如AWGN(加性白高斯噪声)或更复杂的信道模型。
8. **载波频率偏移**:模拟接收器与发送器之间的载波频率偏差。
9. **多径延迟**:模拟多径效应的延迟时间。
10. **比特加载策略**:根据信道条件和误码率要求,确定每
个子载波上传输的比特数。
这些参数可以根据实际应用的需要进行调整。
例如,如果您正在进行无线通信系统的仿真,您可能需要调整循环前缀长度以减少多径干扰,或者调整比特加载策略以最大化频谱效率。
基于索引调制ofdm的matlab仿真代码索引调制ofdm是一种广泛应用于现代通信系统的调制技术。
它具有高效率、稳定性和灵活性等优点。
本文将介绍如何在MATLAB中使用索引调制ofdm来进行仿真。
首先,需要了解索引调制ofdm的基本原理。
该技术通过将OFDM符号中的子载波上载有信息的幅度和相位进行调制,来实现多路传输。
这种技术将两个通信链路合并到同一OFDM符号中,从而实现了频带效率的提高。
接下来,我们将介绍MATLAB中如何实现索引调制ofdm。
首先,我们需要定义OFDM的相关参数,例如子载波数量、抽样频率、符号持续时间等。
这可以通过以下代码实现:Fs = 20e6; % 抽样频率Ts = 1/Fs; % 抽样周期Nfft = 512; % FFT点数Ncp = 0; % 循环前缀长度Tsym = Nfft*Ts; % OFDM符号持续时间接下来,我们将定义两组调制索引以及相应的星座点集。
调制索引将用于对OFDM符号中的不同子载波进行调制。
星座点集则表示不同的调制方式。
idx_group_1 = [1,2,5,6,7,10,11,14];constellation_1 = [0,0; 0,1; 1,0; 1,1; 1,2; 2,1; 2,2; 3,1];我们还需要生成随机数据位以进行调制。
这可以通过以下代码实现:data = randi([0,1],1,Nfft*num_sym);接下来,我们将生成OFDM符号。
首先,我们需要将数据分成多组,并且将每组数据映射到相应的星座点集上。
随后,我们将使用索引调制将星座点集映射到不同的子载波上。
data_matrix = reshape(data,Nfft,num_sym);mod_matrix = zeros(Nfft,num_sym);for i=1:size(idx_group_1,2)mod_matrix(idx_group_1(i),:) =bi2de(data_matrix(idx_group_1(i),:),'left-msb');mod_matrix(idx_group_1(i),:) =constellation_1(mod_matrix(idx_group_1(i),:)+1,:);endfor i=1:size(idx_group_2,2)mod_matrix(idx_group_2(i),:) =bi2de(data_matrix(idx_group_2(i),:),'left-msb');mod_matrix(idx_group_2(i),:) =constellation_2(mod_matrix(idx_group_2(i),:)+1,:);end生成OFDM符号的下一步是执行IFFT变换。
OFDM调制、解调的MATLAB实现
OFDM调制/解调的MATLAB实现
用MATLAB实现OFDM调制、解调,其中假设OFDM信号包含6个子载波。
这里简单的说明OFDM调制的方式,略去了交织、加窗等部分。
c=6; %子载波个数
bits=108; %每个信道的比特数
n=c*bits; %总的传送比特数
data=2*round(rand(1,n))-1;%产生信源数据
s=reshape(data,c,bits); %产生调制信号
tp=1:0.1:(1+10.8)-0.1;
for i=1:c
carrier(i,:)=cos(2*i*pi*tp);%产生载波信号bpsk-sig (i,:)=s(i,:).*carrier(i,:);%产生调制信号 fin(i,:)=ifft(bpsk-sig(i,:)); %对信号进行IFFT
end
%并串变换
transmit=reshape(fin,1,648);
%加噪声
snr=10;
rxdata=awgn(transmit,snr,’measured’);
%串并变换
rec=reshape(rxdata,c,bits);
for i=1:c
rd(i,:)=fft(rec(i,:)); %进行FFT处理
uncarry(i,:)=rd(i,:).*carrier(i,:); %解调
end
rdata=sign(real(uncarry)); %判决输出结果
%并串变换
rdout=reshape(rdata,1,648);
在MATLAB里运行上述程序后,读者自行比较rdout和data的数值。
QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统Matlab仿真实现随着通信技术的不断发展,多天线系统(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术已经成为无线通信领域的重要技术之一。
MIMO-OFDM系统有效地克服了多径衰落和频谱效率低的问题,能够提高系统的传输速率和抗干扰能力。
调制方式的选择对系统性能也有着重要的影响,而QPSK和16QAM是常用的调制方式之一。
本文将通过Matlab仿真实现,探究在QPSK和16QAM调制下MIMO-OFDM系统的性能表现。
1. MIMO-OFDM系统原理简介MIMO技术是利用多个天线在同一频率、同一时间间隔内传输数据,通过空间分集技术提高通信可靠性和增加传输速率。
OFDM技术将传输信号分成多个子载波进行并行传输,通过正交性降低了子载波之间的干扰,提高了系统的抗干扰能力和频谱利用率。
MIMO-OFDM系统将两种技术相结合,充分发挥它们各自的优势,是目前通信系统中主流的技术之一。
2. QPSK和16QAM调制方式介绍QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)是一种常用的调制方式,它将数据流分为两路,每一路分别代表了正弦信号和余弦信号的相位变化。
这样就可以在每个信号周期内传输2个bit的信息,提高了频谱效率。
在QPSK调制下,每个符号对应4种相位状态,因此可以传输更多的信息。
3. Matlab仿真实现为了实现QPSK和16QAM调制下的MIMO-OFDM系统,首先需要搭建整个系统的框架,包括MIMO信道模型、OFDM调制器、QPSK/16QAM调制器和解调器等模块。
在Matlab中,可以使用通信工具箱中的现成函数和工具来简化系统的搭建和仿真过程。
定义MIMO系统的参数,包括发射天线数、接收天线数、子载波数等。
然后,生成QPSK或16QAM调制的数据流,并调用相应的调制器进行调制处理。
接着,将调制后的信号送入OFDM调制器进行频谱调整和子载波调制。
ofdmmatlab仿真代码
OFDM(正交频分复用)是一种广泛应用于无线通信系统中的调制技术。
它通过将数据流分为多个子信道,并在每个子信道上传输正交的子载波来提高频谱效率和抗干扰能力。
MATLAB是一种常用的科学计算软件,可以用来进行OFDM系统的仿真和性能分析。
OFDM技术的原理是将高速数据流分成多个低速数据流,然后将每个低速数据流调制到正交的子载波上进行传输。
这些子载波之间彼此正交,可以避免干扰。
在接收端,通过对接收到的信号进行解调和合并,可以恢复出原始数据流。
在MATLAB中,可以使用通信工具箱中的函数来实现OFDM系统的仿真。
首先,需要设置OFDM系统的参数,如子载波数目、子载波间隔、保护间隔等。
然后,可以生成随机的数据流,并将其调制到各个子载波上。
接下来,可以添加信道模型,如多径衰落等,并对接收到的信号进行解调和合并。
最后,可以评估系统的性能,如误码率、信噪比等。
OFDM技术在无线通信中有许多应用,如Wi-Fi、LTE等。
它具有高频谱效率、抗干扰能力强等优点,能够提供高质量的数据传输和稳定的通信连接。
通过使用MATLAB进行OFDM系统的仿真,可以更好地理解和分析OFDM技术的性能特点,对于无线通信系统的设计和优化具有重要意义。
OFDM是一种重要的调制技术,能够提高无线通信系统的频谱效率和抗干扰能力。
MATLAB提供了丰富的函数和工具箱,可以用来进行OFDM系统的仿真和性能分析。
通过使用MATLAB进行仿真,可以更好地理解和分析OFDM技术的性能特点,对于无线通信系统的设计和优化具有重要意义。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种无线通信技术OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种无线通信技术,它将多个数据流映射到不同的子载波上,从而实现高带宽和低干扰的传输。
以下是一个简单的OFDM MATLAB例程:```matlab参数设置N = 1024; 符号数M = 8; 子载波数SNR = 10; 信噪比(dB)data_length = 1000; 数据长度生成随机数据data = randi([0, 1], 1, data_length);初始化OFDM信号ofdm_signal = zeros(1, N);将数据映射到子载波上for i = 1:data_lengthsymbol_index = mod(i-1, M) + 1;ofdm_signal(symbol_index) = data(i);end添加循环前缀cp = randi([0, 1], 1, M);ofdm_signal = [cp, ofdm_signal];添加频偏补偿码pilot_sequence = randi([0, 1], 1, M);pilot_symbols = zeros(1, N);pilot_symbols(mod(1:N, M) + 1) = pilot_sequence;生成OFDM调制信号modulated_signal = ifft(fft(ofdm_signal).*fft(pilot_symbols));添加高斯白噪声noise = awgn(modulated_signal, SNR, 'measured');接收信号received_signal = ifft(fft(noise).*fft(pilot_symbols));received_signal = received_signal(M+1:end);去除循环前缀received_signal = received_signal(cp+1:end);解调并提取数据demodulated_signal = fft(received_signal).*fft(pilot_symbols);demodulated_data = real(ifft(demodulated_signal));计算误比特率error_bits = sum(abs(data - demodulated_data));ber = error_bits / data_length;disp(['误比特率:', num2str(ber)]);```这个例程首先生成随机数据,然后将其映射到子载波上,接着添加循环前缀、频偏补偿码和高斯白噪声。
Matlab实现OFDM调制
一、实验目的
1、进一步加深对matlab的了解和使用,熟练掌握matlab的相关库函数。
2、学习OFDM调制的原理,通过实验加深对其理解。
3、学会用matlab实现BPSK调制和QPSK调制。
二、实验原理
OFDM调制原理:
OFDM ——OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。
其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。
在向B3G/4G演进的过程中,OFDM 是关键的技术之一,可以结合分集,时空编码,干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术,最大限度的提高了系统性能。
包括以下类型:V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。
三、实验容
实验要求:(1)不加噪声时,调制出来的信号与原信号进行对比。
(2)加噪声时的误码率曲线图。
1、
解调的原理框图
2、BPSK调制:f(0)=1,f(1)=-1
代码:
original=randint(1,512*100,2); %源为0和1的随机序列,为1行51200列;用512个子载波,做100次
bpsk=(-1).^original; %BPSK调制,将源中的0替换为-1,生成1行51200列的1和-1序列
m=1;
ioriginal=zeros(1,512*100); %生成零矩阵,定义变量初值
ofdm=zeros(100,512);
iofdm=zeros(100,512);
iiofdm=zeros(1,512*100);
cp=zeros(100,512+10);
cpsend=zeros(1,(512+10)*100);
icp=zeros(100,512);
ibpsk=zeros(1,512*100);
while m~=101
ofdm(m,:)=bpsk(((m-1)*512+1):(m*512)); %将bpsk矩阵转化为100行512列的矩阵ofdm
ofdm(m,:)=ifft(ofdm(m,:),512); %OFDM调制,返回512点的逆向DFT cp(m,1:10)=ofdm(m,503:512); %添加长度为10的循环前缀,
cp(m,11:end)=ofdm(m,:); %生成矩阵cp为100*(512+10)
cpsend(((m-1)*(512+10)+1):(m*(512+10)))=cp(m,:);%cpspend为1*((512+10)*100)
m=m+1;
end
cp1=cpsend; %没有添加噪声是调制生成的矩阵
snr=-2:1:5; %信噪比
ber=zeros(1,length(snr));
light=1;
for t=-2:1:5
m=1; %解调
while m~=101
icp(m,:)=cpsend(((m-1)*512+m*10+1):(m*(512+10))); %去前缀10
iofdm(m,:)=fft(icp(m,:),512); %将icp做返回512点的DFT iiofdm(((m-1)*512+1):(m*512))=iofdm(m,:); %iiofdm为1*(512*100)
m=m+1;
end
for n=1:(512*100)
real_iiofdm=real(iiofdm(n));
image_iiofdm=imag(iiofdm(n));
distance1=sqrt((real_iiofdm+1)^2+image_iiofdm^2); %根据距
离来判断是0还是1
distance0=sqrt((real_iiofdm-1)^2+image_iiofdm^2);
if distance1>=distance0
ibpsk(n)=0;
else
ibpsk(n)=1;
end
end
ioriginal=ibpsk; %计算误码率
flag=(original==ioriginal); %相等时flag为1,不相等时flag为0 error=numel(find(flag==0)); %统计0的个数
ber(light)=error/51200; %计算误码率
light=light+1;
end
semilogy(snr,ber)
BPSK调制的误码率曲线图:
3、QPSK调制: f(00)= (1+i)/sqrt(2),
f(01)= (-1+i)/sqrt(2), f(10)= (-1-i)/sqrt(2),
f(11) =(1-i)/sqrt(2)。
代码:
source=randint(1,512*100,2);
sqpsk=source;
qpsk=zeros(1,512*50);
m=1;
n=1;
while m~=(512*100+1)
if sqpsk(1,m:(m+1))==[0,0]
qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(1+i);
elseif sqpsk(1,m:(m+1))==[0,1]
qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(-1+i);
elseif sqpsk(1,m:(m+1))==[1,0]
qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(-1-i);
else qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(1-i);
end
m=m+2;
n=n+1;
end
m=1;
ssource=zeros(1,512*100);
ofdm=zeros(50,512);
oofdm=zeros(50,512);
ooofdm=zeros(1,512*50);
cp=zeros(50,512+10);
cpsend=zeros(1,(512+10)*50);
ccp=zeros(50,512);
qqpsk=zeros(1,512*100);
for m=1:50
ofdm(m,:)=qpsk(((m-1)*512+1):(m*512));
ofdm(m,:)=ifft(ofdm(m,:),512);
cp(m,1:10)=ofdm(m,503:512);
cp(m,11:end)=ofdm(m,:);
cpsend(((m-1)*(512+10)+1):(m*(512+10)))=cp(m,:); end
cp1=cpsend;
snr=-2:1:5;
ber=zeros(1,length(snr));
as=1;
for t=-2:1:5
cpsend=awgn(cp1,t,'measured');
m=1;
for m=1:50
ccp(m,:)=cpsend(((m-1)*512+m*10+1):(m*(512+10)));
oofdm(m,:)=fft(ccp(m,:),512);
ooofdm(((m-1)*512+1):(m*512))=oofdm(m,:);
end
s=1;
for m=1:(512*50)
real_ooofdm=real(ooofdm(m));
image_ooofdm=imag(ooofdm(m));
distance0=sqrt((real_ooofdm-1)^2+(image_ooofdm-1)^2); distance1=sqrt((real_ooofdm+1)^2+(image_ooofdm-1)^2); distance2=sqrt((real_ooofdm+1)^2+(image_ooofdm+1)^2); distance3=sqrt((real_ooofdm-1)^2+(image_ooofdm+1)^2); bb(1,1:4)=[distance0,distance1,distance2,distance3]; aa(1,1)=min(bb);
if aa(1,1)==distance0
qqpsk(1,s:(s+1))=[0,0];
elseif aa(1,1)==distance1
qqpsk(1,s:(s+1))=[0,1];
elseif aa(1,1)==distance2
qqpsk(1,s:(s+1))=[1,0];
else aa(1,1)==distance3
qqpsk(1,s:(s+1))=[1,1];
end
s=s+2;
end
ssource=qqpsk;
flag=(source==ssource);
error=numel(find(flag==0));
ber(as)=error/51200;
as=as+1;
end
semilogy(snr,ber)
;
QPSK调制的误码率曲线图:。