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Matlab实现OFDM调制

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Matlab实现OFDM调制

一、实验目的
1、进一步加深对matlab的了解和使用，熟练掌握matlab的相关库函数。
2、学习OFDM调制的原理，通过实验加深对其理解。
3、学会用matlab实现BPSK调制和QPSK调制。
二、实验原理
OFDM调制原理：
OFDM —— OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。

三、实验内容
实验要求:(1)不加噪声时，调制出来的信号与原信号进行对比。（2）加噪声时的误码率曲线图。
用randint产生512乘以100的信号源
1、 调制原理框图
BPSK（QPSK）的数字调制
加噪声
添加长度为10的循环前缀
512点的IFFT调制
source
Mod
调制信号
CP
OFDM调制

解调的原理框图

OFDM解调
去CP
调制信号

解调信号bit
BPSK(QPSK)解调

2、BPSK调制：f(0)=1,f(1)=-1
代码：
original=randint(1,512*100,2); %源为0和1的随机序列，为1行51200列；用512个子载波，做100次
bpsk=(-1).^original; %BPSK调制，将源中的0替换为-1，生成1行51200列的1和-1序列
m=1;
ioriginal=zeros(1,512*100); %生成零矩阵，定义变量初值
ofdm=zeros(100,512);
iofdm=zeros(100,512);
iiofdm=zeros(1,512*100);
cp=zeros(100,512+10);
cpsend=zeros(1,(512+10)*100);
icp=zeros(100,512);
ibpsk=zeros(1,512*100);
while m~=101
ofdm(m,:)=bpsk(((m-1)*512+1):(m*512)); %将bpsk矩阵转化为100行512列的矩阵ofdm
ofdm(m,:)=ifft(ofdm(m,:),512); %OFDM调制，返回512点的逆向DFT
cp(m,1:10)=ofdm(m,503:512); %添加长度为10的循环前缀，
cp(m,11:end)=ofdm(m,:); %生成矩阵cp为100*（512+10）
cpsend(((m-1)*(512+10)+1):(m*(512+10)))=cp(m,:);%cpspend为1*（（512+10)*100）
m=m+1;
end
cp1=cpsend; %没有添加噪声是调制生成的矩阵
snr=-2:1:5; %信噪比
ber=zeros(1,length(snr));
light=1;
for t=-2:1:5
m=1; %解调
while m~=101
icp(m,:)=cpsend(((m-1)*512+m*10+1):(m*(512+10))); %去前缀10
iofdm(m,:)=fft(icp(m,:),512); %将icp做返回512点的DFT
iiofdm(((m-1)*512+1):(m*512))=iofdm(m,:); %iiofdm为1*（512*100）
m=m+1;
end
for n=1:(512*100)
real_iiofdm=real(iiofdm(n));
image_iiofdm=imag(iiofdm(n));
distance1=sqrt((real_iiofdm+1)^2+image_iiofdm^2); %根据距离来判断是0还是1
distance0=sqrt((real_iiofdm-1)^2+image_iiofdm^2);
if distance1>=distance0
ibpsk(n)=0;
else
ibpsk(n)=1;
end
end
ioriginal=ibpsk; %计算误码率
flag=(original==ioriginal); %相等时flag为1，不相等时flag为0
error=numel(find(flag==0)); %统计0的个数
ber(light)=error/51200; %计算误码率
light=light+1;
end
semilogy(snr,ber)
BPSK调制的误码率曲线图：

3、QPSK调制： f(00)= (1+i)/sqrt(2),
f(01)= (-1+i)/sqrt(2),
f(10)= (-1-i)/sqrt(2),
f(11) =(1-i)/sqrt(2)。
代码：
source=randint(1,512*100,2);
sqpsk=source;
qpsk=zeros(1,512*50);
m=1;
n=1;
while m~=(512*100+1)
if sqpsk(1,m:(m+1))==[0,0]
qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(1+i);
elseif sqpsk(1,m:(m+1))==[0,1]
qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(-1+i);
elseif sqpsk(1,m:(m+1))==[1,0]
qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(-1-i);
else qpsk(1,n)=1/sqrt(2)*(1-i);
end
m=m+2;
n=n+1;
end
m=1;
ssource=zeros(1,512*100);
ofdm=zeros(50,512);
oofdm=zeros(50,512);
ooofdm=zeros(1,512*50);
cp=zeros(50,512+10);
cpsend=zeros(1,(512+10)*50);
ccp=zeros(50,512);
qqpsk=zeros(1,512*100);
for m=1:50
ofdm(m,:)=qpsk(((m-1)*512+1):(m*512));
ofdm(m,:)=ifft(ofdm(m,:),512);
cp(m,1:10)=ofdm(m,503:512);
cp(m,11:end)=ofdm(m,:);
cpsend(((m-1)*(512+10)+1):(m*(512+10)))=cp(m,:);
end
cp1=cpsend;
snr=-2:1:5;
ber=zeros(1,length(snr));
as=1;
for t=-2:1:5
cpsend=awgn(cp1,t,'measured');
m=1;
for m=1:50
ccp(m,:)=cpsend(((m-1)*512+m*10+1):(m*(512+10)));
oofdm(m,:)=fft(ccp(m,:),512);
ooofdm(((m-1)*512+1):(m*512))=oofdm(m,:);

end
s=1;
for m=1:(512*50)
real_ooofdm=real(ooofdm(m));
image_ooofdm=imag(ooofdm(m));
distance0=sqrt((real_ooofdm-1)^2+(image_ooofdm-1)^2);
distance1=sqrt((real_ooofdm+1)^2+(image_ooofdm-1)^2);
distance2=sqrt((real_ooofdm+1)^2+(image_ooofdm+1)^2);
distance3=sqrt((real_ooofdm-1)^2+(image_ooofdm+1)^2);
bb(1,1:4)=[distance0,distance1,distance2,distance3];
aa(1,1)=min(bb);
if aa(1,1)==distance0
qqpsk(1,s:(s+1))=[0,0];
elseif aa(1,1)==distance1
qqpsk(1,s:(s+1))=[0,1];
elseif aa(1,1)==distance2
qqpsk(1,s:(s+1))=[1,0];
else aa(1,1)==distance3
qqpsk(1,s:(s+1))=[1,1];
end
s=s+2;
end
ssource=qqpsk;
flag=(source==ssource);
error=numel(find(flag==0));
ber(as)=error/51200;
as=as+1;
end
semilogy(snr,ber)

;

QPSK调制的误码率曲线图：
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