OFDM系统MATLAB仿真.zip

clc; clear; %————————————————————————————————————————————————————————% %q1: fft点数难道不?是应该等于?子载波数吗？子载波数与ifft点数的关系？ %q2：对矩阵进?行?fft？ %q3：怎么对ofdm信号上变频 %q4：基带速率是多少？怎么实现？ %q5 传输频带是多少？怎么实现？ %q6 子载波间隔是多少？怎么实现？ %q7 符号周期是多少？怎么实现？ %————————————————————————————————————————————————————————% %% 参数设置 N_sc=52; %系统子载波数（不包括直流载波）、number of subcarrier N_fft=64; % FFT 长度 N_cp=16; % 循环前缀长度、Cyclic prefix N_symbo=N_fft+N_cp; % 1个完整OFDM符号长度 N_c=53; % 包含直流载波的总的子载波数、number of carriers M=4; %4PSK调制 SNR=0:1:25; %仿真信噪比 N_frm=10; % 每种信噪比下的仿真帧数、frame Nd=6; % 每帧包含的OFDM符号数 P_f_inter=6; %导频间隔 data_station=[]; %导频位置 L=7; %卷积码约束长度 tblen=6*L; %Viterbi译码器回溯深度 stage = 3; % m序列的阶数 ptap1 = [1 3]; % m序列的寄存器连接方式 regi1 = [1 1 1]; % m序列的寄存器初始值 %% 基带数据数据产生 P_data=randi([0 1],1,N_sc*Nd*N_frm); %产生伪随机序列 %% 信道编码（卷积码、或交织器） %卷积码：前向纠错非线性码 %交织：使突发错误最大限度的分散化 trellis = poly2trellis(7,[133 171]); %(2,1,7)卷积编码 code_data=convenc(P_data,trellis); %% qpsk调制 data_temp1= reshape(code_data,log2(M),[])'; %以每组2比特进行分组，M=4 data_temp2= bi2de(data_temp1); %二进制转化为十进制 modu_data=pskmod(data_temp2,M,pi/M); % 4PSK调制 % figure(1); scatterplot(modu_data),grid; %星座图(也可以取实部用plot函数) %% 扩频 %————————————————————————————————————————————————————————% %扩频通信信号所占有的频带宽度远?大于所传信息必需的最小带宽 %根据香农定理，扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。 %扩频就是将一系列正交的码字与基带调制信号内积 %扩频后数字频率变成了原来的m倍。码片数量 = 2（符号数）* m（扩频系数） %————————————————————————————————————————————————————————% code = mseq(stage,ptap1,regi1,N_sc); % 扩频码的生成 code = code * 2 - 1; %将1、0变换为1、-1 modu_data=reshape(modu_data,N_sc,length(modu_data)/N_sc); spread_data = spread(modu_data,code); % 扩频 spread_data=reshape(spread_data,[],1); %% 插入导频 P_f=3+3*1i; %Pilot frequency P_f_station=[1:P_f_inter:N_fft]; %导频位置（导频位置很重要，why?） pilot_num=length(P_f_station); %导频数量 for img=1:N_fft %数据位置 if mod(img,P_f_inter)~=1 %mod(a,b)就是求的是a除以b的余数 data_station=[data_station,img]; end end data_row=length(data_station); data_col=ceil(length(spread_data)/data_row); pilot_seq=ones(pilot_num,data_col)*P_f; %将导频放入矩阵 data=zeros(N_fft,data_col); %预设整个矩阵 data(P_f_station(1:end),:)=pilot_seq; %对pilot_seq按行取 if data_row*data_col>length(spread_data) data2=[spread_data;zeros(data_row*data_col-length(spread_data),1)]; %将数据矩阵补齐，补0是虚载频~ end; %% 串并并转换 data_seq=reshape(data2,data_row,data_col); data(data_station(1:end),:)=data_seq; %将导频与数据合并 %% IFFT ifft_data=ifft(data); ifft_data_con=ifft_data'; figure(4) for f = 1:Nd subplot(2,3,f) plot(0:N_fft-1,ifft_data_con(f,:)) ylabel('Amplitude') xlabel('Time') grid on end %% 插入保护间隔、循环前缀 Tx_cd=[ifft_data(N_fft-N_cp+1:end,:);ifft_data]; %把ifft的末尾N_cp个数补充到最前面 Tx_cd_con = Tx_cd'; figure(5) for f = 1:Nd subplot(2,3,f) plot(0:N_symbo-1,Tx_cd_con(f,:)) ylabel('Amplitude') xlabel('Time') grid on end %% 并串并转换 Tx_data=reshape(Tx_cd,[],1); %由于传输需要 Tx_data_con = Tx_data(1:N_symbo*Nd,:); %提取出前(16+64)x6=480，即实际OFDM信号长度 figure(6) plot(0:N_symbo*Nd-1,Tx_data_con) grid on ylabel('Amplitude') xlabel('Time') title('Channel Signal') %% 信道（通过多经瑞利信道、或信号经过AWGN信道） Ber=zeros(1,length(SNR)); Ber2=zeros(1,length(SNR)); for jj=1:length(SNR) rx_channel=awgn(Tx_data,SNR(jj),'measured'); %添加高斯白噪声 %% 串并转换 Rx_data1=reshape(rx_channel,N_fft+N_cp,[]); %% 去掉保护间隔、循环前缀 Rx_data2=Rx_data1(N_cp+1:end,:); %% FFT fft_data=fft(Rx_data2); %% 信道估计与插值（均衡） data3=fft_data(1:N_fft,:); Rx_pilot=data3(P_f_station(1:end),:); %接收到的导频 h=Rx_pilot./pilot_seq; H=interp1( P_f_station(1:end)',h,data_station(1:end)','linear','extrap'); %分段 %线性插值：插值点处函数值由连接其最邻近的两侧点的线性函数预测。对超出 %已知点集的插值点用指定插值方法计算函数值 %% 信道校正 data_aftereq=data3(data_station(1:end),:)./H; %% 并串转换 data_aftereq=reshape(data_aftereq,[],1); data_aftereq=data_aftereq(1:length(spread_data)); data_aftereq=reshape(data_aftereq,N_sc,length(data_aftereq)/N_sc); %% 解扩 demspread_data = despread(data_aftereq,code); % 数据解扩 %% QPSK解调 demodulation_data=pskdemod(demspread_data,M,pi/M); De_data1 = reshape(demodulation_data,[],1); De_data2 = de2bi(De_data1); De_Bit = reshape(De_data2',1,[]); %% （解交织） %% 信道译码（维特比译码） trellis = poly2trellis(7,[133 171]); rx_c_de = vitdec(De_Bit,trellis,tblen,'trunc','hard'); %硬判决 %% 计算误码率 [err,Ber2(jj)] = biterr(De_Bit(1:length(code_data)),code_data); %译码前的误码率 [err, Ber(jj)] = biterr(rx_c_de(1:length(P_data)),P_data); %译码后的误码率 end figure(2); semilogy(SNR,Ber2,'b-s'); hold on; semilogy(SNR,Ber,'r-o'); hold on; legend('4PSK调制、卷积码译码前（有扩频）','4PSK调制、卷积码译码后（有扩频）'); hold on; xlabel('SNR'); ylabel('BER'); title('AWGN信道下误码比特率曲线'); figure(3) subplot(2,1,1); x=0:1:30; stem(x,P_data(1:31)); ylabel('amplitude'); title('发送数据（以前30个数据为例)'); legend('4PSK调制、卷积译码、有扩频'); subplot(2,1,2); x=0:1:30; stem(x,rx_c_de(1:31)); ylabel('amplitude'); title('接收数据(以前30个数据为例)'); legend('4PSK调制、卷积译码、有扩频');