摘 要：正交頻分復(fù)用（OFDM）作為4G中的關(guān)鍵技術(shù)，不但有很高的頻帶利用率，而且它的抗多徑干擾能力也十分優(yōu)秀。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FFT算法的OFDM通信系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了仿真。從仿真的結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)高斯白噪聲信道前后的信號(hào)產(chǎn)生了失真。為了初步驗(yàn)證本系統(tǒng)的正確性，輸入不同的信噪比并計(jì)算信號(hào)通過(guò)本系統(tǒng)的誤碼率，并最終得到驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用；循環(huán)前綴；無(wú)線信道

一、概述

OFDM由多載波調(diào)制改進(jìn)而來(lái)。1966年，R.W Chang敘述了在線性帶限信道中，無(wú)ISI和無(wú)ICI的同時(shí)傳輸信息的原理。[1]1970年，美國(guó)申請(qǐng)的一個(gè)專(zhuān)利，采用頻分復(fù)用來(lái)抵制沖擊噪聲以及多徑失真帶來(lái)的影響，并且充分利用了帶寬。[2]上個(gè)世紀(jì)后期MCM發(fā)展迅速，大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)使FFT以及很多棘手的問(wèn)題得以實(shí)現(xiàn)。自此，OFDM的研究逐漸熱化，正交頻分復(fù)用走向了高速數(shù)字移動(dòng)通信的舞臺(tái) 。[3]

二、OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與仿真

在MATLAB中，使用IDFT以及 IFFT來(lái)實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)的搭建。采用512個(gè)子載波，并輸入不同的信噪比（30dB和40dB），最后計(jì)算并比較系統(tǒng)的誤碼率，分析性能。

圖1是輸入隨機(jī)數(shù)據(jù)的星座圖和加入循環(huán)前綴前后的信號(hào)波形的比較。為了將隨機(jī)數(shù)據(jù)逐一映射到坐標(biāo)系中，調(diào)用函數(shù)QAM16_mod（），并形成16QAM星座圖，如左邊所示。通過(guò)IFFT運(yùn)算，把頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)域，并加入循環(huán)前綴，即圖右邊所示。之后發(fā)送到無(wú)線信道中加入高斯白噪聲。

調(diào)用QAM_16demod（）函數(shù)，分別將輸入信噪比為30dB（左）和40dB（右）時(shí)解調(diào)后的數(shù)據(jù)重新映射到16QAM星座圖上，結(jié)果如圖2所示。其中紅色圓圈表示經(jīng)過(guò)高斯白噪聲信道之后的信號(hào)星座點(diǎn)。最后進(jìn)行誤碼率的分析。可見(jiàn)雖然經(jīng)過(guò)高斯白噪聲后，不同信噪比的星座圖的點(diǎn)位置都發(fā)生了一些變化，但是明顯可以看到30dB時(shí)分布十分混亂且無(wú)法看出規(guī)律，而40dB時(shí)信號(hào)分布在噪聲前的星座點(diǎn)周?chē)?/p>

在輸入信噪比為30分貝時(shí)，解調(diào)后的錯(cuò)誤個(gè)數(shù)為29，解調(diào)后系統(tǒng)的誤碼率為0.0566。而在輸入信噪比為40分貝時(shí)，解調(diào)后系統(tǒng)的誤碼率為0，系統(tǒng)性能明顯改善。

三、結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FFT算法的OFDM通信系統(tǒng)，利用MATLAB對(duì)于OFDM系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了仿真。通過(guò)分析隨機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)高斯白噪聲信道的星座圖和誤碼率的計(jì)算，以及加入循環(huán)前綴前后信號(hào)波形的比較，初步驗(yàn)證了本系統(tǒng)搭建的正確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]H.Schober et.al.Delay Spread Estimation for OFDM-based Mobile Communication Systems，European Wireless Conference 2002，F(xiàn)eb.2002，F(xiàn)lorence，Italy.

[2]A.Papoulis，Signal Analysis，McGraw-Hill Book Company New York，1977.

[3]John G.Proakis，Digital Communications，McGraw-Hill International Editions，3rd edition，1995.

作者簡(jiǎn)介：王婭娜（1993-），女，漢族，山東濰坊人，研究方向：無(wú)線通信技術(shù)。