PDF《第5章OFDM 系统仿真及结果分析》

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55 - 第5章OFDM 系统仿真及结果分析 5.

1 计算机仿真 5.1.1 仿真平台 ? 硬件 CPU: Pentium

4 2.66GHZ 内存:512M SDRAM ? 软件 操作系统:Microsoft Windows XP 仿真软件:The MadiWorks Inc. Matlab版本6.5 包括Matlab 6.5的simulink 4.5仿真系统以及M文件仿真系统. Matlab是一种强大的工程计算软件.目前最新的6.5版本(windows环境) 是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包.其工具 箱中包括:数值分析、矩阵运算、通信、数字信号处理、建模和系统控制等 应用工具程序,并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中.在此环境 下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同,不需要按传统的 方法编程.Matlab的特点是编程效率高,用户使用方便,扩充能力强,语句 简单,内涵丰富,高效方便的矩阵和数组运算,方便的绘图功能. 5.1.2 仿真流程 预设该基带OFDM系统的仿真参数如下: 带宽:20 MHz 载波数:52 IFFT长度:64 OFDM符号持续时间:4μs 保护间隔持续时间:0.8μs OFDM符号速率:250000 symbol/s 本仿真要在信道解码前后分别计算误码率.信道解码前误码率记为 BER1,信道解码后误码率记为BER2.误码率BER1表示的是没经过信道编 码时的系统误码率,可以反映OFDM系统原始的抗干扰能力.BER2是经过 信道编码作用后的系统误码率,代表了整个系统的抗干扰性能.通过这两个 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -

56 - 图5-1 OFDM 系统仿真流程图 Fig5-1 flow chart of system simulation 重要的量,就可以看出系统的信道编码的纠错作用和纠错能力.信道采用 AWGN,RAYLEIGH两种信道.在RAYLEIGH信道下,将给出3种方式:单径RAYLEIGH信道,二径RAYLEIGH信道(延迟时间不超过保护间隔)和二 径RAYLEIGH信道(延迟时间超过保护间隔). 5.2 OFDM 系统性能仿真结果分析 传输系统的性能指标是描述传输系统性能的参数, 也是考核传输系统和 设备优劣的主要依据,系统的性能指标主要有下面几个,仿真结果的分析也 从以下几个方面进行. 5.2.1 比特率 比特率是指二元数字码流的信息传输速率,单位是bit/s,表示每秒可传 输多少个二元比特.在本系统结构中,OFDM系统内信息都以二元数字信号 表示,因此其中各环节传输和处理信息的速率用比特率表示. 系统传输的比特率计算公式为: 比特率=OFDM符号速率*子载波数*每个载波的比特数*卷积码码率 在此仿真中卷积码码率为1/2,对于QPSK调制每个载波的比特数为2, 对于16QAM调制每个载波的比特数为4. 待传数据 信源编码 信道编码 串并转换 IFFT 调制 加入保护间隔 并串转换 信道 串并转换 去保护间隔 FFT 解调 并串转换 信道解码 信源解码 数据恢复 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -

57 - 对于QPSK调制:250000*52*2*1/2=13Mbit/s 对于16QAM调制:250000*52*4*1/2=26Mbit/s 5.2.2 频谱效率 通信系统的有效性是以信号的频谱效率来描述的.频谱效率的单位是 bit/s/Hz, 代表每赫兹(Hz)带宽的传输频道上可以传输比特率为多高的数字信 息.频谱效率主要用于衡量各种数字调制技术的效率,在数量上等效于每个 调制符号所映射的比特数.对于BPSK或2ASK等低容量调制技术,所能够实 现的理论最高频谱效率为1bit/s/Hz;

而QPSK所能够实现的理论最高频谱效 率为2bit/s/Hz;

对于64QAM这样的高容量调制技术,所能够实现的理论最高 频谱效率达6bit/s/Hz.频谱效率越高,在相同的带宽、相同的时间内可以传 输的数字信息就越多.这里所说的 理论最高频谱效率 是指当传输信号的 频谱为理想低通频谱时所实现的频谱效率, 但在实际应用中是达不到这一理 论效率的,因为工程应用中传输信号通常采用升余弦滚降波形,它所实现的 频谱效率要比理论最高效率下降一个滚降系数α倍[43] . 根据系统的数据传输速率及系统的频带计算出的频带利用率如下: 对于QPSK:13/20=0.65 bit/s/Hz 对于16QAM:26/20=1.3 bit/s/Hz 5.2.3 误比特率 数字通信系统的可靠性能是用误码率来表示的.实际上,用户对一个数 字通信系统性能的最终要求通常远比模拟通信系统的简单,只有误码率.因 为数字通信系统只要所传输的码字不发生错判就不会造成信息丢失, 其它方 面如信号波形等的失真都是无所谓的. 误码率是指在经过通信系统的传输后, 送给用户的接收数字码流与信源 发送出的原始码流相比,发生错误的码字数占信源发送出的总码字数的比 例.对于二元数字信号,由于传输的是二元比特,因此误码率称为误比特率 (BER, bit error ratio);