OFDM系统仿真.doc

一、OFDM基本原理把一个高速率的数据流分解成很多低速率的子数据流,以并行的方式在多个子载波上传输,子载波间彼此保持相互正交的关系以消除子载波间数据的干扰。串并变换在并行数据传输系统中,许多符号被同时传输,每个传输符号速率的在几十bit/s到几十kbit/s之间检错码和纠错码,数据加扰作为串并变换工作的一部分,通过把每个连续的数据比特随机的分配到各个子载波上来实现,将比特错误位置的随机化可以提高前向纠错编码对性能,并且系统的总的性能也得到改进。子载波调制一个OFDM符号之内包含多个经过相移键控(PSK)或者正交幅度调制(QAM)的子载波。其中,N表示子载波的个数,T表示OFDM符号的持续时间,d(i=0,1,2,….n-1)是分配给每个子载波的数据符号,fi是第i个子载波的载波频率,矩形函数rect(t)=1,,则从开始的OFDM符号可以表示为:其中,s(t)的实部和虚部分别对应于OFDM符号的同相和正交分量,在实际系统中可以分别于相应子载波的cos分量和sin分量相乘,其中,。在接收端将接收到的同相和正交分量映射回数据信息,完成子载波调解。OFDM系统基本模型框图OFDM的IDFT/DFT实现对于N比较大的系统来说,式2中的OFDM复等效基带信号可以采用离散Fourier逆变化(IDFT)方法来实现。令式2中的,并且忽略矩形函数,对信号s(t)以T/N的速率进行抽样,即令t=kT/N,(k=0,1,......N-1),可以得到:可以看到,等效为对进行IDFT运算。同样在接收端,为了恢复原始的数据符号,可以对进行逆变化,即DFT得到:由此可见,OFDM系统的调制和解调可以分别通过IDFT/DFT来实现,频域数据符号经过N点IDFT运算变换为时域符号,经过射频载波调制后,发送到信道中。其中每一个IDFT输出的数据符号都是由所有子载波经过叠加生成的,即对连续的多个经过调制的子载波的叠加信号进行抽样得到的。在OFDM系统的实际应用中,可以采用更加方便快捷的快速Fourier变换(FFT/IFFT)。N点IDFT运算需要实施N*N次的复数乘法,而IFFT可以显著的降低运算的复杂度。对于常用的基2IFFT算法来说,其复数乘法的次数仅为(N/2)。IDFT的计算复杂度会随N增加而呈现二次方增长,IFFT的算法复杂度的增加速度只是稍稍快于线性变化。对于子载波数量非常大的OFDM系统来说,可以进一步采用基4IFFT算法来实施Fourier变换。保护间隔与循环前缀应用OFDM的一个重要原因在于它可以有效的对抗多径时延扩展,为了最大限度的消除符号间干扰,还可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔,为了消除由于多径所造成的ICI,OFDM符号需要在其保护间隔内填入循环前缀信号。插入保护间隔后的OFDM系统框图当子载波个数比较大时,OFDM的符号周期T相对于信道的脉冲响应长度很大,则符号间干扰的影响很小;而如果相邻OFDM符号之间的保护间隔满足的要求,则可以完全克服ISI的影响。同时为了保持子载波之间的正交性,该保护间隔必须是循环前缀。此时,OFDM的符号周期为:保护间隔的离散长度,即样点个数为:这样根据图7,保护间隔、功率归一化的OFDM的抽样序列为:经过信道和加性高斯噪声作用后的接收信号为:接收信号r(t)经过A/D变换后得到接收序列,为对r(t)按T/N的抽样速率得到的数字抽样。ISI只会对接收序列的钱个样点形成干扰,因此将前个样点去掉,就可以完全消除ISI的影响。对去掉保护间隔的序列进行DFT变换,可得到DFT输出的多载波调解序列,得到N个复数点:通过适当选择子载波个数N,可以使信道响应平坦,插入保护间隔还有助于子载波之间的正交性,因此OFDM有可能完全消除ISI和多径带来的ICI的影响,接收信号的频率表达为:(1-13)其中,为第n个子载波的复衰落系数,代表第个子信道的AWGN,它的实部与虚部均服从零均值高斯分布,且互相独立。噪声方差为:这个系统有N个并行的子系统,每个子系统经受乘性复干扰和加性白高斯噪声的影响。●OFDM多载波系统的等效频域系统二、(1)产生PLCP训练序列。此序列由10个重复的短训练序列和2个重复的加保护间隔(GI)的长训练序列构成。10个端训练序列用来进行接收端的自动增益控制、定时捕获以及完成频率的粗同步。长训练训练作用是在接受端正信道估计以及进行系统的细同步。(2)根据发送端的速率位、长度位和业务位,再添加适当的比特得到PLCP头。PLCP中Rate和Length经过1/2速率的卷积编码,映射成一个单独BPSK编码的OFDM符号,这与Signal得到一个OFDM符号要经过统一的过程:卷积编码、交织、BPSK调制、插入导频、IFFT,最后是加保护间隔是数据速率达到6Mbi