重庆交通大学计算机与信息学院

重庆交通大学计算机与信息学院综合性设计性实验报告

班级：2005 级通信工程 1 班

姓名：

学号：

实验项目名称：OFDM系统仿真

实验项目性质：综合性实验

实验所属课程：无线通信原理与应用

实验室(中心)：软件中心

指导教师：

实验完成时间：2008 年 5 月30 日

一、实验目的

1、综合应用《Matlab原理及应用》、《信号与系统》、《现代通信原理》、《无线通信原理及应用》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念；

2、培养学生系统设计与系统开发的思想；

3、培养学生利用软件进行通信仿真的能力。

二、实验内容及要求

深入理解OFDM系统仿真的原理和基础，提出仿真方案，完成MATLAB仿真的编制，并要求画出输入信号与解调信号的星座图。

三、实验设备及软件

计算机一台、MATLAB软件

四、设计方案

㈠题目：OFDM与MATLAB仿真

㈡设计的主要思路

1、产生64个[0,15]之间的随机数，放入数组X中；

2、对这64个数进行16QAM的星座点映射，映射后的数据放入数组X1中；

3、对X1进行IFFT变换，结果放入数组X2中；

4、对X2加入循环前缀，结果把数据放入数组X3中；

5、对X3加入一定的噪声信号，结果放在数组X4中；

6、对X4去前缀后进行FFT变换，结果被放在数组Y2中；

7、对Y2再次进行星座点映射，得到解调后的OFDM数据Y；

8、对Y进行误码分析。

㈢主要功能

1、能对N*64 (N为正整数)个输入数据在加噪后进行OFDM调制，并解调；

2、能够画出输入数据与输出数据的星座图；

3、能在不同信噪比信道的情况下，对信号进行误码分析。

五、主要代码

主程序代码

clear;

close all;

clc;

disp('请按任意键继续......')

pause

snr=input('请你输入信号经信道时的信噪比snr(以dBW为单位)：');

N=64;%N为载波数，即一个OFDM符号的长度

%----------------------------发射部分----------------------------

for k=1:N

X(k)=fix(rand()*16);%随机产生64个[0,15]之间的整数

X1(k)=QAM16_mod(X(k));%进行星座图映射，X 可以认为是已经进行串/并转换后的输出信号

end

disp('原输入的数据为：')

disp(X)

figure(1)

plot(real(X1),imag(X1),'.r');

title('随机输入数据的星座图');

xlabel('An（实部）');

ylabel('Bn（虚部）');

X2=ifft(X1,N);%对X进行傅里叶反变换

X3=[X2((N-0.25*N+1):N),X2];%在该OFDM符号中加入循环前缀

X4=awgn(X3,snr);%接收机最终接收的信号

figure(2)

subplot(2,2,1)

plot(1:numel(X3),real(X3),'r');

title('加入噪声前的信号波形(实部部分)');

subplot(2,2,3)

plot(1:numel(X4),real(X4),'r');

title('加入噪声后的信号波形(实部部分)');

subplot(2,2,2)

plot(1:numel(X3),imag(X3),'b');

title('加入噪声前的信号波形(虚部部分)');

subplot(2,2,4)

plot(1:numel(X4),imag(X4),'b');

title('加入噪声后的信号波形(虚部部分)');

%------------------------------接收部分------------------------------

Y1=X4(0.25*N+1:N+0.25*N);

Y2=fft(Y1,N);

figure(3)

plot(real(X1),imag(X1),'.r',real(Y2),imag(Y2),'.b');

title('接收的OSDF符号的星座图')

xlabel('An（实部）');

ylabel('Bn（虚部）');

for k=1:numel(Y1)

[Y(k),Y3(k)]=QAM16_demod(Y2(k));

end

disp('接收机最终得到的数据为：')

disp(Y)

error=0;%解调后错误的个数

for k=1:N

if X(k)~=Y(k)

error=error+1;

end

end

disp('解调后错误的个数为：')

disp(error)

disp('误码率为：')

disp(error/N)

子程序QAM16_mod的代码

function complex=QAM16_mod(number)

%16QAM星座图映射---把输入的数映射成对应的坐标（复数）

A=[-3-3*i,-3-i,-1-3*i,-1-i,-3+3*i,-3+i,-1+3*i,-1+i,3-3*i,3-i,1-3*i,1-i,3+3*i,3+i,1+3*i,1+i]; complex=A(number+1);

%complex为对输入数据进行星座点映射后的坐标（复数）

子程序QAM16_demod的代码

function [number,complex]=QAM16_demod(c)

%16QAM星座图重映射---在星座图上对散乱的点找最近的点作为它的星座点

%complex为离星座点最近的那点的坐标，即是解调后的坐标

%number为解调后的OFDM数据

A=[-3-3*i,-3-i,-1-3*i,-1-i,-3+3*i,-3+i,-1+3*i,-1+i,3-3*i,3-i,1-3*i,1-i,3+3*i,3+i,1+3*i,1+i]; for k=1:16

B(k)=sqrt((real(c)-real(A(k)))^2+(imag(c)-imag(A(k)))^2);

end

number=find(B==min(B))-1;

complex=A(find(B==min(B)));

六、测试结果及说明

当输入信噪比为20dBW时的情况

请按任意键继续......

请你输入信号经信道时的信噪比snr(以dBW为单位)：20

原输入的数据为：

10 10 0 10 15 9 12 0 12 10 2 8 3 8 0 9 6 2 1 1 4 15 15 8 15 11 3 12 14 2 10 4 10 7 14 3 10 5 7 7 11 3 11 13 6 6 15 14 11 4 13 15 4 15 7 0 4 11 7 1 3 15 5 2

接收机最终得到的数据为：

10 10 0 10 15 9 12 0 12 10 3 8 3

8 1 9 6 2 1 1 4 15 15 8 15 11

11 13 14 2 8 4 10 7 14 3 10 5 7

7 11 3 11 13 14 6 15 14 11 4 13 15

4 1

5 5 0 4 11 7 0 3 15 5 10

解调后错误的个数为：

9

误码率为：

0.1406

当输入信噪比为30dBW时的情况

请按任意键继续......

请你输入信号经信道时的信噪比snr(以dBW为单位)：30

原输入的数据为：

0 10 11 0 1 14 12 9 10 15 8 12 9 15 0 15 3 14 10 7 0 7 12 4 11 4 11 11 11 9 15 2 3 13 0 8 3 9 4 1 8 14 9 0 15 2 13 9 13 1 10 1 7 10 2 7 1 9 9 4 3 0 6 12

接收机最终得到的数据为：

0 10 11 0 1 14 12 9 10 15 8 12 9

15 0 15 3 14 10 7 0 7 12 4 11 4 11 11 11 9 15 2 3 13 0 8 3 9 4 1 8 14 9 0 15 2 13 9 13 1 10 1 7 10 2 7 1 9 9 4 3 0 6 12

解调后错误的个数为：

误码率为：

七、实验体会

1、对OFDM的MATLAB仿真有了较深入的理解；

2、对16QAM的星座点映射有了详细的了解；

3、学会了画星座图；

4、在仿真过程中，加噪函数awgn()的设置直接影响到OFDM的解调效果；

5、在输入信噪比snr>=30dBW时，解调效果较明显，误码基本为0。