(完整版)OFDMmatlab实现

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1、clear all; close all; carrier_cou nt=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_le ngth=512;%FFT 点数 PrefixRatio=1/4;%保护间隔与 OFDM 数据的比例 1/61/4 GI=PrefixRatio*IFFT_bin_length ;% 每一个 OFDM 符号添加的循环前缀长度为 1/4*IFFT bin le ngth 即保护间隔长度为 128 beta=1/32;%窗函数滚降系数 GI

2、P=beta*(IFFT bin le ngth+GI);% 循环后缀的长度 20 SNR=15; % 信噪比 dB %= %=信号产生= baseba nd_out_le ngth = carrier_co unt * symbols_per_carrier * bits_per_symbol;% 所输入 的比特数目 carriers = (1:carrier_co unt) + (floor(IFFT_b in_len gth/4) - floor(carrier_co un t/2);% 共轭对称 子载波映射复数数据对应的 IFFT 点坐标 conjugate carriers = IF

3、FT bin le ngth - carriers + 2;% 共轭对称子载波映射 共轭复数对 应的 IFFT 点坐标 ran d( state,0); baseba nd_out=rou nd(ra nd(1,baseba nd_out_le ngth);% 输出待调制的二进制比特流 %=16QAM 调制= complex carrier matrix=qam16(baseba nd out);% 歹 U 向量 complex carrier matrix=reshape(complex carrier matrix,carrier co un t,symbols per car rier)

4、;%symbols per carrier*carrier co unt 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 le ngth IFFT 运算 IFFT_modulation(:,carriers ) = complex_carrier_matrix ;% 未添加导频信号 ,子载波映射在 此

5、处 IFFT modulati on (:,conjugate carriers ) = conj(complex carrier matrix);% 共轭复数映射 %= figure(2); stem(O:IFFT bin le ngth-1, abs(IFFT modulatio n(2,1:IFFT bin le ngth),b*-)% 第一个 OFDM 符号的频谱 grid on axis (0 IFFT bin length -0.5 4.5); ylabel(Mag nitude); xlabel(IFFT Bi n); title(OFDM Carrier Frequency M

6、agnitude); figure(3); plot(0:IFFT bin length-1, (180/pi)*angle(IFFT modulation(2,1:IFFT bin length), go) hold on stem(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)*a ngle(IFFT_modulatio n(2,1:conjugate_carriers),b*-); axis (0

7、IFFT bin le ngth -200 +200) grid on ylabel(Phase (degrees) xlabel(IFFT Bi n) title(OFDM Carrier Phase) %= signal_after_IFFT=ifft(IFFT_modulation,IFFT_bin_length,2);%OFDM 调制即 IFFT 变换 time_wave_matrix =sig nal_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,

8、1); plot(0:IFFT bin le ngth-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_bine ngth+GI+GIP); for k=1:symbols per carrier; for i=1:IFFT bin le ngth; XX(

9、k,i+GI)=sig nal after IFFT(k,i); end for i=1:GI; XX(k,i)=sig nal_after_IFFT(k,i+IFFT_bin_le ngth-GI);% 添加循环前缀 end for j=1:GIP; XX(k,IFFT bin le ngth+GI+j)=sig nal after IFFT(k,j);% 添加循环后缀 end end time_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=660 subplot(3,1,2);

10、plot(0:le ngth(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 wi ndowed time wave matrix cp=zeros(1,IFFT binen gth+GI+GIP); for i = 1:symbols per carr

11、ier wi ndowed time wave matrix cp(i,:)= real(time_wave_matrix_cp(i,:).*rcoswi ndow(beta,IFFT_bin_le ngth+GI);% 加窗升余弦窗 end subplot(3,1,3); plot(0:IFFT bin le ngth-1+GI+GIP,wi ndowed 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

12、 Signal Apply a Window , One Symbol Period); = 生成发送信号，并串变换 wi ndowed Tx data=zeros(1,symbols per carrier*(IFFT b inen gth+GI)+GIP); wi ndowed Tx data(1:IFFT bi n en gth+GI+GIP)=wi ndowed time wave matrix cp(1,:); for i = 1:symbols per carrier-1 ; wi ndowed_Tx_data(IFFT_bine ngth+GI)*i+1:(IFFT_bine n

13、gth+GI)*(i+1)+GIP)=wi ndow 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 withoutwi ndow =reshape(time_wave_matrix_cp,(symbols_per_carrier)*(IFFT_bi n_len gth+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(w in dowed_time_wave_matrix_cp,(symbols_per_carrier)*(IFFT_b in_len gth+

14、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 on ylabel(Amplitude (volts) xlabel(Time (samples) title(OFDM Time Sig nal) temp time2 =symbols per

15、 carrier*(IFFT b inen gth+GI)+GIP; subplot(2,1,2); plot(0:temp time2-1,wi ndowed Tx data);% 循环后缀与循环前缀相叠加 发送信号波形 grid on ylabel(Amplitude (volts) xlabel(Time (samples) title(OFDM Time Sig nal) %= 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_le

16、ngth+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_withoutwi ndow (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

17、 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 end average 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_time hold on plot(0:1/IFFT bin le ngth:1, -35,

18、rd) grid on axis(0 0.5 -40 max(average_fft_log) ylabel(Mag ni tude (dB) xlabel(Normalized Freque ncy (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

19、;% 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_

20、ofdm_f/averages);% 总共的数据分为 5 段，分段进行 FFT,平均相加 end average 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 O/avg temp time : (avg temp time-1)/avg temp time hold on plot(0:1/IFFT bin le ngth:1, -35, rd) grid on axis(0 0.5 -40 max(average_ff

21、t_log) ylabel(Mag ni tude (dB) xlabel(Normalized Freque ncy (0.5 = fs/2) title(Wi ndowed OFDM Sig nal Spectrum) %=添加噪声 Tx sig nal power = var(w in dowed Tx data);% 发送信号功率 lin ear_SNR=10A(SNR/10);% 线性信噪比 no ise_sigma=Tx_sig nal_power/li near_SNR; noise_scale_factor = sqrt(noise_sigma);% 标准差 sigma no

22、ise=ra ndn( 1,(symbols_per_carrier)*(IFFT_b in_len gth+GI)+GIP)* no ise_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=wi ndowed_Tx_data +no ise;% 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_b in_len gt

23、h+GI+GIP); for i=1:symbols per carrier; Rx_data_matrix(i,:)=Rx_data(1,(i-1)*(IFFT_bin_le ngth+GI)+1:i*(IFFT_bin_le ngth+GI)+GI P);%串并变换 end Rx_data_complex_matrix=Rx_data_matrix(:,GI+1:IFFT_bin_le ngth+GI);% 去除循环前缀 与循环后缀，得到有用信号矩阵 %=% Rx_carriers=Y1(:,carriers);% 除去 IFFT/FFT 变换添加的 0,选出映射的子载波 %= % OFD

24、M 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 phase =an gle(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)

25、; 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 = 1)*size(Rx_complex_carrier_matrix,2),1); Rx decoded bi nary symbols=demoduqam16(Rx serial complex symbols); %= baseba nd in = Rx decoded b in ary symbols; figure(9); subplot(2,1,1); stem(baseba nd_out(1:100); subplot(2,1,2); stem(baseba nd i n(1:100); %=误码率计算 bit errors=fi nd(baseba nd in =baseba nd out); bit error co unt = size(bit errors, 2) ber=bit error count/baseband out length