OFDM系统仿真流程介绍.ppt

* * OFDM仿真 OFDM系统仿真和信道估计 毛丹丹 2010.3.29 Contents 仿真流程 1 系统参数设置 2 信道估计 3 结果分析 4 仿真流程 16-QAM、导频方案 仿真流程 rect(t)=1,|t| T/2, 则从 开始的OFDM信号可表示为： 用复等效基带信号来描述OFDM的输出信号，可以表示为: 忽略s(t)表达式中的矩形函数，并这样s(t)的表达式可以简化为： IFFT、循环前缀 以速率T/N进行抽样，即t=kT/N(k=0,1……,N-1)得到： 接收时，为了恢复出原始信号 ， 可以对s(kT/N)进行离散傅里叶变换（DFT） i=(0,1,2……,N-1) OFDM的调制和解调可以用IDFT和DFT来代替，在实际应用中可以采用更加快捷的IFFT和FFT来代替 接收过程 接收到经过信道衰减和延迟后信号为： 串行数据转换为并行数据 去除循环前缀16行，110列 FFT变换，转化为频域分析 利用插入导频数据信道估计（不同估计方法），恢复出发射信号 16-QAM星座解映射 接收bit数据与原始数据对比，对比不同信噪比和算法下误码率 系统参数设置 采样频率 一个ofdm符号中每个元素持续时间 选用5条路径，服从瑞利分布，时延分别为： 循环前缀点数 子载波个数 子载波间隔频率 一个ofdm符号周期 二进制比特数据采用16QAM调制方式 系统参数设置 -满足条件保护间隔 ，避免了符号间干扰（ISI） pilot_symbol_bit=[0 0 0 1]，导频为常数，导频间隔取10，块状导频插入方式，导频个数为10 根据时域抽样定理，为了不失真地还原时域信号，要求抽样频率 应不小于信号带宽的2倍 ，即 ，化简得到 ： 块状导频，是在频域中插入导频，需要考虑时域抽样定理 选择 信道估计 OFDM信道估计可分为下面三大类： （1）基于判决的信道估计。利用先前帧或者符号所得到的信道响应值来估计当前时刻的信道响应 。 （2）导频辅助信道估计(Pilot Symbol Assisted Modulation PSAM)。此类信道估计方法利用在数据流中插入一定数量的时域或频域已知数据(导频)来进行信道估计，这样就可以通过已知点上信道响应的采样值来估计出整个信道的完整响应。 （3）盲或半盲信道估计。盲的信道估计方法不需要传输导频信号，而是利用传输数据本身的数学特性来进行信道估计。 信道估计 基于导频信号的信道估计方法处理过程为： 在发送端的适当位置插入所选择的导频单元； 在接收端利用导频恢复出导频位置处的信道响应； 通过导频位置获取的信道信息得到信道所有时刻的信道响应。 估计出导频位置处的信道响应 估计出导频位置处的信道响应准则有： LS（最小平方）； LMMSE（线性最小均方误差Line Minimum Mean Square Error）； SVD（奇异值分解）。 估计出导频位置处的信道响应 LS（最小平方准则） 第i个符号周期内，第n个子载波上接收符号只与其发送符号以及对应子信道上的衰落系数有关。可以使用一个单抽头的滤波器表示 在接收端，导频处的接收信号可以表示为 代表导频处的接收信号， 代表导频载波上的噪声， 是导频处的信道响应 是发送的导频信息， 是以 为主对角线的对角阵，L为导频个数 LS（最小平方准则） 将信道估计结果记为 令平方代价函数为 为了使V达到最小值，令V对 求偏导，并令其为0 可以得到 [1 12 23 34 45 56 67 78 89 100 ] 复杂度低，运算简单，因而被广泛应用于实际系统中 。在找最优解时没有考虑接收信号中的噪声，所以利用估计出的信道对接收信号用单抽头复系数均衡器进行均衡时，输出信号的均方误差较大。 LMMSE（线性最小均方误差） 在噪声与信号不相关的条件下，信道传输函数H在最小均方误差意义下的最 佳信道估计是： 式中 是信道传输函数与接收信号的互协方差矩阵， 是接收信号的自协方差矩阵， 是信道传输函数的自协方差矩阵， 是噪声的方差。 频域信道响应的MMSE估计值为 用 代替 ，即用各子信道的平均功率代替每一帧的瞬时功率， 就不用每一帧重新进行计算 的逆，并且数据符号在星座图上的 各点出现的概率相同时，有： LMMSE（线性最小均方误差） 式中I是单位矩阵，定义平均信噪比为