基于MATLAB的OFDM系统的仿真设计
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本文先简明的阐述了OFDM技术研究的发展历程,以及优缺点和未来的前景。然后简述了OFDM的基本原理、建立了OFDM的基本模型、关键技术(如保护间隔、时域加窗等),并详细讲述了各模块的设计。在同步的情况下运用MATLAB对系统基本模型进行仿真,并验证了系统的准确性以及对不同信噪比下仿真出来的结果进行分析。同时又利用此系统在加入高斯信道的条件下,研究不同的调制方式对系统性能的影响。最后,在瑞利衰弱信道下对单径和两径进行OFDM系统误码率的比较,得出结论并分析。
从图4-1和图4-2中我们可以发现由于本系统中经过信道有加入高斯噪声,所以星座图无法原原本本的和接收信号一模一样。发送信号调制星座图与接收信号星座图所分布的星座虽有误差但基本一致,因为它是根据就近原则分布在原先的点周围,还是相当接近于原星座图,换言之,接收到的信号并没有发生误码。而图4-3是这OFDM系统的最终接收信号和发送信号的一个对比,从图中可以发现经过OFDM系统之后,一开始发送端发送的信号经过整个系统能够尽可能的准确传输,接收端接收到的信号和原来的信号准确性基本相同,证明此系统可行,此时的误码率为0。
从图4-6可以很明显的看出在同样的信噪比下,QPSK调制方式的误码率比16QAM低的多,说明QPSK的抗噪声的性能很不错。当然这并不是就代表16QAM调制性能差,16QAM的频谱利用率还是很高,因为一个16QAM调制状态能表示4位数据码元,而一个QPSK调制状态只能表示2位数据码元。所以,16QAM的调制效率是QPSK的两倍,并且使用16QAM进行调制所需设备也不会太复杂。
不同信道下的误码分析
图中是比较OFDM系统在单径瑞利衰弱信道和两径瑞利衰弱信道下的误码特性比较,所采用的调制方式一样是16QAM和QPSK,可以看出在相同信噪比下,QPSK单径信道误码率比两径信道低,也说明了单径信道的性能更好;16QAM也是单径信道的性能比较好,抗干扰性更强。整体看来在瑞利衰落信道下,随着信噪比越大,采用QPSK的调制方式比16QAM调制的方式更好。在多径干扰下的系统的性能比单径干扰下性能要差,这应该是多径时延引起的码间干扰,从而影响了系统的性能。而和图4-2对比,得出相同信噪比下,在高斯信道下的误码率要低于在瑞利衰落信道下的误码率。这是可能因为高斯信道是理想信道模型,而瑞利衰落信道下,信号的包络服从瑞利分布再加之多径效应带来的影响,根据不同路径到达接收端的信号时延不同,会在接收端进行叠加,从而给接收信号的幅度和相位造成较大的影响,使整个系统的误码率大大增加。
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