《宽带无线接入技术》仿真实验OFDM系统的减小PAPR技术.doc
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： 通信工程专业11级 学 号： 631106040204 姓 名： 何 国 焕 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 ： 吴仕勋 2014年3月教师评阅意见：签名： 年 月 日实验成绩：一、题目OFDM系统的减小PAPR技术二、仿真要求要求一：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，比较三种不同DFT扩频方法（OFDMA、LFDMA、IFDMA）的PAPR性能，并画出不同PAPR门限值下大于该门限值的概率。三、仿真方案详细设计1、由于OFDM信号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号很可能产生比较大的峰值功率，因此产生较大的峰均比PAPR。随着子信道数目N的增加，PAPR的最大值也会增大，这就对发送端前端放大器的线性范围提出了很高的要求。2、IFDMA、LFDMA和DFDMA可以视为对调制符号序列xn：n=0，1，2，N1的三个线性操作。因此输出序列ym：m=0，1，2，M1的每一元素是输入序列元素的加权和，权重为复数。分布式子载波映射，输入信号的DFT输出在整个信道带宽上等间隔地隔开，未被占用的子载波用0替代，将会产生一段梳状频谱，IFDMA是DFDMA的一种特列；集中式子载波映射，输入信号的的DFT输出占据一段连续的子载波，其连续频谱占据整个可利用带宽的一部分。3、IFDMA这一情况下，所有输入序列元素的权重都为零。这组操作按照单个数量级的复数使每一输入符号倍乘，并且重复具有适当相位旋转的输入序列Q次，Q为带宽扩展因数。在传输时间块里的乘法相当于复调制符号的相位旋转，相位旋转是样本按照exp（j2rm/M）倍乘完成的，M是逆变换的点数，r是频移量，m为样本时域输出的数量。四、仿真结果及结论(OFDMA)系统、交织(IFDMA)系统、局域FDMA(LFDMA)系统五、总结与体会此次实验在时域分析了IFDMA、LFDMA、OFDMA多址方式下的PAPR。OFDMA比LFDMA的PAPR低，SC-FDMA要比OFDMA的PAPR低，SC-FDMA非常有利于上行链路的传输。随着无线通信技术的迅猛发展，各种新的通信业务迫切需要网络能够提供实时高速数据传输。正交频分复用(OFDM)技术以其优良的抗多径性能和高效的频谱利用率，越来越受到人们的关注。OFDM技术使用多个正交的子载波把信道划分成子信道，使得子信道上的频谱在相互交叠的情况下，仍然可以解调出发射信号，大大节省了带宽。然而OFDM系统具有较高的峰均功率比，这就要求AD和功率放大器等要有很宽的线性工作范围，造成能量浪费，提高设备成本。因此，需要对OFDM信号的峰均功率比进行控制。本次试验是该门课程最后一次实验，由于复习考试和答辩，拖得有些久了，所以实验有相当的难度，加上上课理解不是很好，对整个程序运行的过程理解存在误区，在和同学的讨论总结后最终实现了实验要求，让我更加坚定了实验过程也是一个坚持的过程，不仅锻炼了学术的严谨，还是考验我们毅力的过程。六、主要仿真代码CCDF_PAPR_DFTspreading函数：functionCCDF,PAPRs=CCDF_PAPR_DFTspreading(fdma_type,Ndb,b,Nfft,dBs,Nblk)%fdma_type:'ofdma'/'ifdma'/'dfdma'%Ndb:data block size%b number of bits per symbol%Nfft:FFT size%dBs:the threshold of PAPR%Nblk:number of OFDM blocks for iterationM=2b;S=Nfft/Ndb;%spreading factorfor iter=1:Nblk msgint=randint(1,Ndb,M);%bit generation mod_sym=qammod(msgint,M);%16QAM modulation switch upper(fdma_type(1:2) case 'IF' fft_sym=zero_insertion(fft(mod_sym,Ndb),S);%IFDMA case 'LF' fft_sym=fft(mod_sym,Ndb),zeros(1,Nfft-Ndb);%LFDMA case 'OF' fft_sym=zero_insertion(mod_sym,S);%oversampling,no DFT spreading otherwise fft_sym=mod_sym;% no over sampling, no DFT spreading end ifft_sym=ifft(fft_sym,Nfft); sym_pow=ifft_sym.*conj(ifft_sym);% mesured symbol power PAPRs(iter)=max(sym_pow)/mean(sym_pow);%mesure PAPRendPAPRdBs=10*log10(PAPRs);for i=1:length(dBs) dbs=dBs(i); CCDF(i)=sum(PAPRdBs>dbs)/Nblk;End插入0：function y=zero_insertion(x,M,N)Nrow,Ncol=size(x);if nargin<3 N=Ncol*M;endy=zeros(Nrow,N);y(:,1:M:N)=x;主函数：clear all;clc;N=256; %FFT sizeNd=64; % number odf subcarrier per userb=4; %number of bits per symboldBs=0:0.3:9;Nblk=1000; %number of OFDM blocks for iterationOFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('OF',Nd,b,N,dBs,Nblk); %CCDF of DFDMALFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('LF',Nd,b,N,dBs,Nblk); %CCDF of LFDMAIFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('IF',Nd,b,N,dBs,Nblk); %CCDF of IFDMAsemilogy(dBs,OFDMA_CCDF,'-o',dBs,LFDMA_CCDF,'-*',dBs,IFDMA_CCDF,'-h');xlabel('PAPR_0dB');grid on;ylabel('Pr(PAPR>PAPR_0)');grid on;legend('OFDMA','LFDMA','IFDMA');
