1、%main_OFDM.m%一个相对完整的OFDM通信系统的仿真设计，包括编码，调制，IFFT，%上下变频，高斯信道建模，FFT，PAPR抑制，各种同步，解调和解码等模%块，并统括系统性能的仿真验证了系统设计的可靠性。clear allclose allclc%+全局变量+% seq_num 表示当前帧是第几帧% count_dds_up 上变频处的控制字的累加% count_dds_down 下变频处的控制字的累加（整整）% count_dds_down_tmp 下变频处的控制字的累加（小数）% dingshi 定时同步的定位% m_syn 记录定时同步中的自相关平台global seq_nu
2、mglobal count_dds_upglobal count_dds_downglobal count_dds_down_tmpglobal dingshi global m_syn%+% SNR_Pre 设定用于仿真的信噪比的初值% interval_SNR 设定用于仿真的信噪比间隔% frame_num 每一个信噪比下仿真的数据帧数% err_int_final 用于计算每帧出现的误比特数% fwc_down 设定的接收机初始载波频率控制字% fre_offset 设定接收机初始载波频率偏移调整量（单位为Hz）% k0 每次进入卷积编码器的信息比特数% G 卷积编码的生成矩阵SNR_P
3、re=-5;interval_SNR=1;for SNR_System=SNR_Pre:interval_SNR:5 frame_num=152;dingshi=250;err_int_final=0;fwc_down=16.050;fre_offset=0;k0=1;G=1 0 1 1 0 1 1;1 1 1 1 0 0 1 ;disp(-start-);for seq_num=1:frame_num, %frame_num 帧数 %+以下为输入数据部分+datain=randint(1,90); %+%+以下为信道卷积编码部分+encodeDATA=cnv_encd(G,k0,datain
4、);%+%+信道交织编码+interlacedata=interlacecode(encodeDATA,8,24);%+%+以下为QPSK调制部分+QPSKdata=qpsk(interlacedata);%+%+生成训练序列+if seq_num3trainsp_temp=seq_train(); end%+%+插入导频+PILOT=(1+j);m_QPSKdata=QPSKdata;data2fft_temp=m_QPSKdata(1:8),PILOT,m_QPSKdata(9:16),PILOT,m_QPSKdata(17:24),PILOT,m_QPSKdata(25:32),PILO
5、T,m_QPSKdata(33:40),PILOT,m_QPSKdata(41:48),m_QPSKdata(49:56),PILOT,m_QPSKdata(57:64),PILOT,m_QPSKdata(65:72),PILOT,m_QPSKdata(73:80),PILOT,m_QPSKdata(81:88),PILOT,m_QPSKdata(89:end);%+trainsp_temp2=trainsp_temp,zeros(1,128);trainsp=trainsp_temp2(65:256),trainsp_temp2(1:64);%+降PAPR矩阵变换+matix_data=ny
6、quistimp_PS();matrix_mult=data2fft_temp*matix_data;%+data2fft2=matrix_mult(65:128),zeros(1,128),matrix_mult(1:64);%+ifft运算+if seq_num=1 ifftin=trainsp;elseif seq_num=2 ifftin=trainsp;else ifftin=data2fft2;endIFFTdata=fft_my(conj(ifftin)/256);IFFTdata=conj(IFFTdata);% figure% plot(real(IFFTdata)% xla
7、bel(realIFFTdata)% figure% plot(imag(IFFTdata)% xlabel(imagIFFTdata) %+%+以下为插入循环前后缀，2倍升采样+data2fir=add_CYC_upsample(IFFTdata,2);% +% +fir低通滤波+guiyi_a=0.00172160.0101620.0255120.028801-0.0059219-0.060115-0.04960.0914310.296360.39560.296360.091431-0.0496-0.060115-0.00592190.0288010.0255120.0101620.001
8、7216 ;%抽样截止频率为128kHZ,通带截止频率为20kHZ，阻带截止频率为40kHZ，带内纹波动小于1dB，带外衰减100dBtxFIRdatai=filter(guiyi_a,1,real(data2fir);txFIRdataq=filter(guiyi_a,1,imag(data2fir);% +%+发射机cic滤波+CICidatai=cic_inter(txFIRdatai,20);CICidataq=cic_inter(txFIRdataq,20);%+%+上变频+fwc_up=16; %控制字可以选择DUCdata=up_convert_ofdm(fwc_up,CICid
9、atai,CICidataq);%+%+高斯白噪声信道+DUCdata,datamax=guiyi_DUCdata(DUCdata);awgn_data=awgn(DUCdata,SNR_System); %+%*接受机*%+下变频+DUCdata_tmp=awgn_data;fwc_down=fwc_down+(fre_offset*128/2560000);r_fre_offset=2560000*(fwc_down-fwc_up)/128);DDCdatai,DDCdataq=down_convert_ofdm(fwc_down,DUCdata_tmp);%+%+接收机cic滤波+CIC
10、ddatai=cic_deci(DDCdatai,40,40);CICddataq=cic_deci(DDCdataq,40,40);%+%+fir低通滤波+guiyi_b= 0.019527-0.039340.049055-0.018102-0.10030.59440.5944-0.1003-0.0181020.049055-0.039340.019527;%抽样截止频率为64kHZ,通带截止频率为20kHZ，阻带截止频率为30kHZ，带内纹波动小于1dB，带外衰减60dBrxFIRdatai=filter(guiyi_b,1,CICddatai);rxFIRdataq=filter(gui
11、yi_b,1,CICddataq);%+%+量化+q_rxFIRdatai=sign(rxFIRdatai); q_rxFIRdataq=sign(rxFIRdataq);%+%+定时同步检测+if seq_num2 seq_num-2 fftw=32+dingshi; rxFIRdata_syn=rxFIRdatai(fftw:fftw+255)+j*rxFIRdataq(fftw:fftw+255); FFTdata=fft_my(rxFIRdata_syn); %+%+降PAPR逆矩阵变换+fftdata_reg=FFTdata(193:256),FFTdata(1:64);dematr
12、ix_data=fftdata_reg*pinv(matix_data);%+%+相位补偿+rx_qpsk_din_th=phase_comp(dematrix_data);%+%+QPSK解调部分+% figure% plot(rx_qpsk_din_th,.)% xlabel(星座图)datatemp4=deqpsk(rx_qpsk_din_th);datatemp4=sign(datatemp4);for m=1:192 if datatemp4(m)=-1 datatemp4(m)=1; elseif datatemp4(m)=1 datatemp4(m)=0; endend%+%+信
13、道解交织+interdout=interlacedecode(datatemp4,8,24);%+%+以下为viterbi译码部分+decodeDATA=viterbi(G,k0,interdout);%+%+误比特统计+err_final=sum(abs(decodeDATA-datain) err_int_final=err_int_final+err_final endenddisp(-);SNR_Systemerr_rate_final(SNR_System-SNR_Pre)./interval_SNR+1)=err_int_final/(90*(frame_num-2)disp(-)
14、;enddisp(-end-);SNR_System=SNR_Pre:interval_SNR:5;figuresemilogy(SNR_System,err_rate_final,b-*);xlabel(信噪比/dB)ylabel(误码率)axis(-5,5,0,1)grid on%+%*beginning of file*%cnv_encd.m%卷积码编码程序function output=cnv_encd(G,k0,input)% cnv_encd(G,k0,input),k0 是每一时钟周期输入编码器的 bit 数，% G 是决定输入序列的生成矩阵，它有 n0 行 L*k0 列 n0
15、是输出 bit 数，% 参数 n0 和 L 由生成矩阵 G 导出，L 是约束长度。L 之所以叫约束长度% 是因为编码器在每一时刻里输出序列不但与当前输入序列有关，% 而且还与编码器的状态有关，这个状态是由编码器的前(L-1)k0。% 个输入决定的,通常卷积码表示为(n0,k0,m)，m=(L-1)*k0 是编码% 器中的编码存贮个数，也就是分为 L-1 段，每段 k0 个% 有些人将 m=L*k0 定义为约束长度，有的人定义为 m=(L-1)*k0% 查看是否需要补 0，输入 input 必须是 k0 的整数部%+variables+% G 决定输入序列的生成矩阵% k0 每一时钟周期输入编码
16、器的 bit 数% input 输入数据% output 输入数据%+ if rem(length(input),k0)0input=input,zeros(size(1:k0-rem(length(input),k0);endn=length(input)/k0;% 检查生成矩阵 G 的维数是否和 k0 一致if rem(size(G,2),k0)0error(Error,G is not of the right size.)end% 得到约束长度 L 和输出比特数 n0L=size(G,2)/k0;n0=size(G,1);% 在信息前后加 0，使存贮器归 0，加 0 个数为(L-1)*
17、k0 个u=zeros(size(1:(L-1)*k0),input,zeros(size(1:(L-1)*k0);% 得到 uu 矩阵,它的各列是编码器各个存贮器在各时钟周期的内容u1=u(L*k0:-1:1);%将加 0 后的输入序列按每组 L*k0 个分组，分组是按 k0 比特增加%从 1 到 L*k0 比特为第一组，从 1+k0 到 L*k0+k0 为第二组，。，%并将分组按倒序排列。for i=1:n+L-2u1=u1,u(i+L)*k0:-1:i*k0+1);enduu=reshape(u1,L*k0,n+L-1);% 得到输出，输出由生成矩阵 G*uu 得到output=resh
18、ape(rem(G*uu,2),1,n0*(L+n-1);% *end of file*%*beginning of file*%interlacecode.mfunction dout=interlacecode(din,m,n)%实现信道的交织编码%din为输入交织编码器的数据，m，n分别为交织器的行列值%+variables+% din 输入数据% m 交织器的行值% n 交织器的列值% dout 输出数据%+ for j=1:m temp(j,:)=din(j*n-(n-1):j*n);enddout_temp=reshape(temp,1,length(din);dout=dout_
19、temp(1:end);%*end of file*%*beginning of file*%qpsk.m%QPSK调制映射function dout=qpsk(din)%+variables+% din 输入数据% dout 输出数据%+ din2=1-2*din;din_temp=reshape(din2,2,length(din)/2);for i=1:length(din)/2, dout(i)=din_temp(1,i)+j*din_temp(2,i);end% *end of file*%*beginning of file*%seq_train.m%生成用于同步的训练符号func
20、tion dout=seq_train()%第一帧产生短训练序列，第二帧产生长训练序列%每个短训练符号由16个子载波组成，短训练序列%是由伪随机序列经过数字调制后插0后，再经过%IFFT之后得到的。具体过程如下：首先采用抽头%系数为1 0 0 1 的4级移位寄存器产生长度为%15的伪随机序列之后末尾补0，经过QPSK调制之%后的伪随机序列只在16的整数倍位置上出现，其%余的位置补0，产生长度为128的序列，此序列再%补128个0经过数据搬移后做256点的IFFT变换就%得到16个以16为循环的训练序列，经过加循环前%后缀就会产生20个相同的短训练序列。长训练序%列的产生同短训练序列。globa
21、l seq_num if seq_num=1 fbconnection=1 0 0 1; QPSKdata_pn=m_sequence(fbconnection),0; QPSKdata_pn=qpsk(QPSKdata_pn);elseif seq_num=2 fbconnection=1 0 0 0 0 0 1; QPSKdata_pn=m_sequence(fbconnection),0; QPSKdata_pn=qpsk(QPSKdata_pn);endcountmod=0;for k=1:128 if seq_num=1 if mod(k-1,16)=0 %生成16位循环的短训练符号
22、 countmod=countmod+1; trainsp_temp(k)=QPSKdata_pn(countmod); else trainsp_temp(k)=0; end elseif seq_num=2 if mod(k-1,2)=0 countmod=countmod+1; trainsp_temp(k)=QPSKdata_pn(countmod); else trainsp_temp(k)=0; end endenddout=trainsp_temp;% *end of file*%*beginning of file*%m_sequence.m%用线性移位寄存器产生m序列func
23、tion mseq= m_sequence(fbconnection);%+variables+% fbconnection 线性移位寄存器的系数% mseq 生成的m序列%+ n = length(fbconnection);N = 2n-1;register = zeros(1,n - 1) 1;%定义移位寄存器的初始状态mseq(1)= register(n);for i = 2:N newregister(1)= mod(sum(fbconnection.*register),2); for j = 2:n, newregister(j)= register(j-1); end; re
24、gister = newregister; mseq(i) = register(n);end% *end of file*%*beginning of file*%nyquistimp_PS.m%使用改进的Nyquist脉冲实现OFDM信号的PAPR抑制function dout=nyquistimp_PS()%改进的Nyquist脉冲整形方法能够显著改善OFDM信%号的PAPR分布；该方法实现简单，和PTS和SLM相比%不需迭代计算多个IFFT操作，不需传送边带信息，%不会引起信号的畸变；通用性强，可以调整滚降%系数以适应任何子载波数的通信系统。当然，%Nyquist脉冲成形的方法由于扩展
25、了频谱，一定程% 度上降低了频谱利用率。%creat a matrix to shape the subcarries.%the spectrum of the pulse is as follows:% if abs(f)Bw*(1-b)&(abs(f)Bw)&(abs(f)=Bw*(1+b)% spec=0; % end% end% end% end N=106;L=11;b=0.22;% N=84;% L=22;% b=0.5;% N=98;% L=15;% b=0.3;% N=116;% L=6;% b=0.1;T=0.004;Ts=T/N;Bw=1/Ts;begin=-Bw*(1+b
26、)+Bw*(1+b)/128;finish=Bw*(1+b)-Bw*(1+b)/128;distance=Bw*(1+b)/64;kk=0;aa=log(2)/(b.*Bw);for f=begin:distance:finish kk=kk+1; if abs(f)Bw*(1-b)&(abs(f)Bw)&(abs(f)=Bw*(1+b) spec=0; end end end end C(kk)=spec;endfor m=0:N-1 for k=0:(N+2*L-1) p(m+1,k+1)=C(k+1)*exp(-i*2*pi.*m.*(k-L)./N); endenddout=p;% *
27、end of file*%*beginning of file*%fft_my.m%实现N点FFT运算function dout=fft_my(din)%本程序对输入序列din实现DITFFT基2算法，点数取大于等于din长度的2的幂次%+variables+% din 输入数据% dout 输出数据%+ m=nextpow2(din) ;N=2m ;if length(din)N din=din,zeros(1,N-length(din);endnxd=bin2dec(fliplr(dec2bin(1:N-1,m)+1;y=din(nxd);for mm=1:mNmr=2mm;u=1;WN=exp(-i*2*pi/Nmr); for j=1:Nmr/2 for k=j:Nmr:N kp=k+Nmr/2; t=y(kp)*u; y(kp)=y(k)-t;
