OFDM.rar_ofdm 加窗_ofdm加窗_加循环前缀_加窗的ofdm_循环前缀

clear all close all carrier_count=200; %这个程序中OFDM子载波个数为512，其中400为数据符号，其余赋0值 symbols_per_carrier=20;%每个子载波上的符号数，即OFDM符号的个数 bist_per_symbol=4; %OFDM符号的每个子载波上传输的比特数，4bit采用16QAM调制 IFFT_bin_length=512; %FFT长度，即一个OFDM符号的子载波个数 PrefixRatio=1/4; %循环前缀的比值 GI= PrefixRatio*IFFT_bin_length; %保护间隔的长度，128 beta=1/32; %升余弦窗的滚降系数 GIP=beta*(IFFT_bin_length+GI); %循环后缀的长度，20 SNR=30; %考虑到加性高斯白噪声信道，信噪比为30dB %====================OFDM信号的产生==================== baseband_out_length=carrier_count*symbols_per_carrier*bist_per_symbol; %传输数据总的比特数，200*20*4bit=16000bit %20个OFDM符号，每个OFDM符号200个子载波，每个子载波传播4bit信息 carriers=(1:carrier_count)+(floor(IFFT_bin_length/4)-floor(carrier_count/2)); %OFDM符号子载波的序号，carriers中存放的序号是29-228 conjugate_carriers=IFFT_bin_length-carriers+2; %OFDM符号子载波的序号，conjugate_carriers中存放的序号是282-481 rand('twister',0); baseband_out=round(rand(1,baseband_out_length)); %产生16000bit待传输的二进制比特流 %===================16QAM调制并绘制星座图================= complex_carrier_matrix=qam16(baseband_out); %调用子程序qam16进行16QAM调制 %将baseband_out中的二进制比特流，每4bit转换成一个16QAM信号，即-3-3j、-3+3j、 %3-3j、3+3j、-1-3j、-1+3j、1-3j、1+3j、-3-j、-3+j、3-j、3+j、-1-j、-1+j、 %1-j、1+j中一个，转换后complex_carrier_matrix为1*4000矩阵 complex_carrier_matrix=reshape(complex_carrier_matrix',carrier_count,symbols_per_carrier)'; %转换complex_carrier_matrix中的数据为carrier_count*symbols_per_carrier矩阵（20*200矩阵） figure(1); plot(complex_carrier_matrix,'*r') %绘制16QAM星座图 axis([-4,4,-4,4]); title('16QAM调制后星座图'); grid on %======================IFFT(OFDM调制)===================== IFFT_modulation=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length); %将20*512矩阵赋0值，512是IFFT的长度，也是OFDM符号的子载波个数 IFFT_modulation(:,carriers)=complex_carrier_matrix; %赋值给IFFT_modulation的第29-228列，即给512个子载波中的29-228个子载波赋值 IFFT_modulation(:,conjugate_carriers)=conj(complex_carrier_matrix); %赋值给512个子载波中的第282-481个子载波 signal_after_IFFT=ifft(IFFT_modulation,IFFT_bin_length,2); %IFFT实现OFDM调制 time_wave_matrix=signal_after_IFFT; figure(2); plot(0:IFFT_bin_length-1,time_wave_matrix(2,:)); %画一个OFDM信号的时域表现 axis([0,512,-0.4,0.4]); grid on; ylabel('Amplitude'); xlabel('Time'); title('OFDM Time Signal,One Symbol Period'); %=====================添加循环前缀与循环后缀================== XX=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP); %OFDM、循环前缀、循环后缀长度之和 for k=1:symbols_per_carrier for i=1:IFFT_bin_length XX(k,i+GI)=signal_after_IFFT(k,i); end for i=1:GI XX(k,i)=signal_after_IFFT(k,i+IFFT_bin_length-GI); %添加循环前缀 end for j=1:GIP XX(k,IFFT_bin_length+GI+j)=signal_after_IFFT(k,j); %添加循环后缀 end end time_wave_matrix_cp=XX; %带循环前缀与循环后缀的OFDM符号 figure(3); plot(0:length(time_wave_matrix_cp)-1,time_wave_matrix_cp(2,:)); %画带循环前缀与循环后缀的OFDM信号的时域波形 axis([0,600,-0.3,0.3]); 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_carrier windowed_time_wave_matrix_cp(i,:)=real(time_wave_matrix_cp(i,:)).*rcoswindow(beta,IFFT_bin_length+GI)'; %调用rcoswindow产生升余弦窗，对带循环前缀与循环后缀的OFDM符号加窗 end figure(4); plot(0:IFFT_bin_length-1+GI+GIP, windowed_time_wave_matrix_cp(2,:)); %画加窗后的OFDM符号 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，并串转换========================== windowed_Tx_data=zeros(1,symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP); %并串转换后数据的长度为symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP，这里考虑到了循环前缀和后缀的重叠相加 windowed_Tx_data(1:IFFT_bin_length+GI+GIP)=windowed_time_wave_matrix_cp(1,:); %发送串行数据 for i=1:symbols_per_carrier-1 windowed_Tx_data((IFFT_bin_length+GI)*i+1:(IFFT_bin_length+GI)*(i+1)+GIP)=windowed_time_wave_matrix_cp(i+1,:); %并串转换 end Tx_data_withoutwindow=reshape(windowed_time_wave_matrix_cp',(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP),1)'; %不加窗数据并串转换 Tx_data=reshape(windowed_time_wave_matrix_cp',(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP),1)'; %加窗数据，按照循环前缀与循环后缀不重叠相加进行并串转换 temp_time1=(symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI+GIP); %加窗，循环前缀与循环后缀不重叠数据长度，即发送的总数据比特数 figure(5) subplot(2,1,1); plot(0:temp_time1-1,Tx_data); %画循环前缀与后缀不重叠相加OFDM信号的时域波形 grid on ylabel('Amplitude(volts)'); xlabel('Time(samples)'); title('OFDM Time Signal') temp_time2=symbols_per_carrier*(IFFT_bin_length+GI)+GIP; %加窗，循环前缀与循环后缀重叠相加数据长度 subplot(2,1,2); plot(0:temp_time2-1,windowed_Tx_data); %画循环前缀与后缀重叠相加OFDM信号的时域波形 grid on ylabel('Amplitude(volts)'); xlabel('Time(samples)'); title('OFDM Time Signal') %==============对发送数据分段，分段计算频谱，取平均作为OFDM信号的频谱========================= symbols_per_average=ceil(symbols_per_carrier/5); avg_temp_time=(IFFT_bin_length+GI+GIP)*symbols_per_average; averages=floor(temp_time1/avg_temp_time);%将发送数据分成5段，每段数据长度为avg_temp_time average_fft(1:avg_temp_time)=0; %存放平均后的OFDM信号的谱，先置零 for a=0:(averages-1) subset_ofdm=Tx_data_withoutwindow(((a*avg_temp_time)+1):((a+1)*avg_temp_time)); %分段 subset_ofdm_f=abs(fft(subset_ofdm)); %对分段后的OFDM信号计算频谱 average_fft=average_fft+(subset_ofdm_f/averages); %求平均 end average_fft_log=20*log10(average_fft);%求对数平均谱 figure(6) subplot(2,1,1) plot((0:(avg_temp_time-1))/avg_temp_time,average_fft_log); %画未加窗OFDM符号对数平均谱 hold on grid on axis([0 0.5 -20 max(average_fft_log)]) ylabel('Magnitude(dB)') xlabel('Normalized Frequency(0.5=fs/2)') title('OFDM Signal Spectrum') %===================计算加窗OFDM信号频谱===================== symbols_per_average=ceil(symbols_per_carrier/5); avg_temp_time=(IFFT_bin_length+GI+GIP)*symbols_per_average; averages=floor(temp_time1/avg_temp_time);%将发送数据分成5段，每段数据长度为avg_temp_time average_fft(1:avg_temp_time)=0; %存放平均后的OFDM信号的谱，先置零 for a=0:(averages-1) subset_ofdm=Tx_data(((a*avg_temp_time)+1):((a+1)*avg_temp_time)); %分段 subset_ofdm_f=abs(fft(subset_ofdm)); %对分段后的OFDM信号计算频谱 average_fft=average_fft+(subset_ofdm_f/averages); %求平均 end average_fft_log=20*log10(average_fft);%求对数平均谱 subplot(2,1,2); plot((0:(avg_temp_time-1))/avg_temp_time,average_fft_log) %画加窗OFDM符号对数平均谱 hold on grid on axis([0 0.5 -20 max(average_fft_log)]) ylabel('Magnitude(dB)') xlabel('Normalized Frequency(0.5=fs/2)') title('Windowed OFDM Signal Spectrum') %=======================经过加性高斯白噪声信道========================= Tx_signal_power=var(windowed_Tx_data); %计算信号功率 linear_SNR=10^(SNR/10); %转换对数信噪比为线性幅度值 noise_sigma=Tx_signal_power/linear_SNR; %计算信噪功率，即方差 noise_scale_factor=sqrt(noise_sigma); %计算标准差 noise=randn(1,((symbols_per_carrier)*(IFFT_bin_length+GI))+GIP)*noise_scale_factor; %产生功率为noise_scale_factor高斯噪声 Rx_data=windowed_Tx_data+noise;%在发送数据上加噪声，相当于OFDM信号经过加性高斯白噪声信道 %=====================OFDM信号解调======================================== Rx_data_matrix=zeros(symbols_per_carrier,IFFT_bin_length+GI+GIP); %存放并行的接收数据 for i=1:symbols_per_carrier Rx_data_matrix(i,:)= Rx_data(1,(i-1)*(IFFT_bin_length+GI)+