《宽带无线接入技术》仿真实验三OFDM系统PAPR问题.docx
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《宽带无线接入技术》仿真实验三OFDM系统PAPR问题
重庆交通大学信息科学与工程学院
综合性设计性实验报告
专业:
学号:
姓名:
实验所属课程:
宽带无线接入技术
实验室(中心):
软件与通信实验中心
指导教师:
2016年3月
教师评阅意见:
签名:
年月日
实验成绩:
一、题目
OFDM系统的PAPR问题
二、仿真要求
以下题目二选一:
一、四种减小PAPR性能对比
要求一:
OFDM系统的数据传输
传输的数据随机产生;
调制方式采用16QAM;
要求二:
要求对BER的性能仿真
设计仿真方案,比较四种不同DFT扩频方法(OFDMA、LFDMA、DFDMA、IFDMA)的PAPR性能,并画出不同PAPR门限值下大于该门限值的概率。
二、验证PAPR的理论值
要求一:
OFDM系统的数据传输
传输的数据随机产生;
调制方式采用4psk;
要求二:
要求验证PAPR的理论值
设计仿真方案,验证不同门限值下的PAPR大于该门限值的仿真值与理论值是否一致,且要求对比不同的子载波。
进一步验证过采样情况下PAPR的仿真值与理论值是否一致,且要求对比不同的子载波。
请双面打印,按规定时间提交实验报告
三、仿真方案详细设计
此次实验我选择的是第一个仿真题目,比较四种不同DFT扩频方法(OFDMA、LFDMA、DFDMA、IFDMA)的PAPR性能。
DFT扩频方法是老师最后补充的一种减小PAPR的方法,所以书上没有详细的介绍,这种方法将多址技术结合起来,具有一定的优势。
原理就是将N个子载波分配给每个用户,每个用户分得M个子载波。
先进行M点DFT,然后进行N点的映射,再进行IFFT,在N点映射的这个过程有不同的映射方法,所以有不同的对比。
OFDM是一种调制方式;OFDMA是一种多址接入技术,用户通过OFDMA共享频带资源,接入系统。
实现过程:
OFDMA:
正交频分多址。
在M点向N点映射的过程中,每隔N/M=S的间隔补零,但是不进行DFT扩频,所以就是一种传统的OFDM的方式。
DFDMA:
分布式频分多址。
在M点向N点的映射过程中,进行DFT变换后,每隔一个或者两个(小于M-1)的间隔插零,剩下的直接在最后补零。
LFDMA:
集中式频分多址。
在M点向N点的映射过程中,进行DFT变换后,直接插入M个零。
IFDMA:
交织频分多址。
在M点向N点的映射过程中,进行DFT变换后,每隔N/M=S的间隔补零。
四、仿真结果及结论
DFDMA方式中每隔一个补零
从实验结果图可以看出四种方式BER性能比较IFDMA优于LFDMA优于DFDMA优于OFDMA。
DFDMA方式中每隔两个补零
从实验结果图可以看出四种方式BER性能比较IFDMA优于LFDMA优于DFDMA和OFDMA,DFDMA和OFDMA两者的性能有部分重叠,但后面看来DFDMA还是要稍微优于OFDMA。
DFDMA方式中每隔三个补零
从实验结果图可以看出四种方式BER性能比较IFDMA优于LFDMA优于DFDMA和OFDMA,DFDMA和OFDMA两者的性能前面有部分重叠,但后面看来OFDMA还是要稍微优于DFDMA。
通过改变DFDMA补零的间隔可以看出其实DFDMA与LFDMA的BER性能其实是差不多的。
五、总结与体会
关于降低PAPR的方法,书上讲了很多种,然后老师也给我们补充了三种,总的来说,比较重要的有八种:
限幅类技术、压缩扩张变化、编码类技术、选择性映射(SLM)方法、部分序列传输(PTS)方法、音频保留(TR)方法、音频注入(TI)方法、DFT扩频技术。
每一种方法都有自己的优缺点,比如限幅类技术实现简单,但是误码率增加;编码类方法有纠错能力,但是实现复杂;通过这些知识的学习,我越来越肯定的是,在通信这个领域里,鱼与熊掌不可兼得的道理时刻都在体现。
没有一种方法是完美的,没有哪个参数是越大越好,每一种方法都有自己的利弊,哪一个环节做得好,另外一个环节必然就要相对弱一些,所以我们在考虑一个系统的时候,一定要把握住它的侧重点,它比较注重的是哪一个方面,我们再针对那个方面做改善。
并且,一般一个系统想要好的性能,就意味着这个系统需要花费更多的精力,越好的方法一般也代表了更复杂的计算程度。
六、主要仿真代码
主函数:
clearall;
clc;
N=256;%子载波个数
Nd=64;%分配给每个用户的个数
b=4;
dbs=0:
0.3:
9;
N_iter=1000;%迭代次数
OFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('OF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%OFDMA
LFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('LF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%LFDMA
IFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('IF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%IFDMA
DFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('DF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%DFDMA
semilogy(dbs,OFDMA_CCDF,'-O',dbs,LFDMA_CCDF,'-*',dbs,IFDMA_CCDF,'-h',dbs,DFDMA_CCDF,'-s');
xlabel('PAPR_0[dB]');
ylabel('Pr(PAPR>PAPR_0)');
legend('OFDMA','LFDMA','IFDMA','DFDMA');
子函数:
function[CCDF,PAPRs]=CCDF_PAPR_DFTspreading(fdma_type,Ndb,b,Nfft,dbs,N_iter)
M=2^b;%16QAM
S=Nfft/Ndb;%平均间隔,扩频因子
foriter=1:
N_iter
msgint=randint(1,Ndb,M);%星座映射
mod_sym=qammod(msgint,M);%16QAM调制
switchupper(fdma_type(1:
2))%取映射方式的前两个字母
case'IF'
fft_sym=zero_insertion(fft(mod_sym,Ndb),S);%IFDMA映射方式
case'LF'
fft_sym=[fft(mod_sym,Ndb),zeros(1,Nfft-Ndb)];%LFDMA映射方式
case'OF'
fft_sym=zero_insertion(mod_sym,S);%OFDMA映射方式
case'DF'
fft_sym=zero_insert(fft(mod_sym,Ndb),S);%DFDMA映射方式
otherwise
fft_sym=mod_sym;%上述都不是则等于原来的
end
ifft_sym=ifft(fft_sym,Nfft);%IFFT
sym_pow=ifft_sym.*conj(ifft_sym);%计算子载波的功率
PAPRs(iter)=max(sym_pow)/mean(sym_pow);%计算峰均功率比
end
PAPRdbs=10*log10(PAPRs);%转化为DB的单位
fori=1:
length(dbs)
DBS=dbs(i);
CCDF(i)=sum(PAPRdbs>DBS)/N_iter;%大于门限值的概率
End
补零函数:
functiony=zero_insertion(x,M,N)
[Nrow,Ncol]=size(x);
ifnargin<3
N=Ncol*M;
end
y=zeros(Nrow,N);
y(:
1:
M:
N)=x;
DFDMA补零函数:
functiony=zero_insert(x,M,N)
[Nrow,Ncol]=size(x);
T=3;%每隔三个插一个零
ifnargin<3%小于参数个数
N=Ncol*M;
end
y=zeros(Nrow,N);
y(:
1:
T:
(Ncol-1)*T+1)=x;%往特定下标的位置补零
古今名言
敏而好学,不耻下问——孔子
业精于勤,荒于嬉;行成于思,毁于随——韩愈
兴于《诗》,立于礼,成于乐——孔子
己所不欲,勿施于人——孔子
读书破万卷,下笔如有神——杜甫
读书有三到,谓心到,眼到,口到——朱熹
立身以立学为先,立学以读书为本——欧阳修
读万卷书,行万里路——刘彝
黑发不知勤学早,白首方悔读书迟——颜真卿
书卷多情似故人,晨昏忧乐每相亲——于谦
书犹药也,善读之可以医愚——刘向
莫等闲,白了少年头,空悲切——岳飞
发奋识遍天下字,立志读尽人间书——苏轼
鸟欲高飞先振翅,人求上进先读书——李苦禅
立志宜思真品格,读书须尽苦功夫——阮元
非淡泊无以明志,非宁静无以致远——诸葛亮
熟读唐诗三百首,不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》
书到用时方恨少,事非经过不知难——陆游
问渠那得清如许,为有源头活水来——朱熹
旧书不厌百回读,熟读精思子自知——苏轼
书痴者文必工,艺痴者技必良——蒲松龄
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