Демодуляция сигнала во временной области с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM)
outSym = ofdmdemod(ofdmSig,nfft,cplen)ofdmSig, используя размер БПФ, указанный nfft и длина циклического префикса, указанная cplen. Для получения информации см. Демодуляция OFDM.
outSym = ofdmdemod(ofdmSig,nfft,cplen,symOffset,nullidx)nullidx. Для этого синтаксиса смещение выборки символа применяется к каждому символу OFDM, и количество строк на выходе равно nfft – length(, которая учитывает удаление нулевых поднесущих. Используйте нулевые поднесущие для учета защитных полос и поднесущих постоянного тока. Для получения дополнительной информации см. Распределение поднесущих и защитные полосы.nullidx)
[ возвращает пилотные поднесущие для пилотных индексов, указанных в outSym,pilots] = ofdmdemod(ofdmSig,nfft,cplen,symOffset,nullidx,pilotidx)pilotidx. Для этого синтаксиса смещение выборки символа применяется к каждому символу OFDM, и количество строк на выходе равно nfft – length( – nullidx)length(, которая учитывает удаление нулевых и пилотных поднесущих. Функция предполагает, что местоположения пилотных поднесущих одинаковы для каждого символа OFDM и передающей антенны.pilotidx)
OFDM-демодуляция сигнала с различными длинами CP для различных символов.
Инициализация входных параметров, определяющих местоположения для нулевых и пилотных поднесущих. Генерировать случайные данные и выполнять модуляцию OFDM.
nfft = 64; cplen = [16 32]; nSym = 2; dataIn = complex(randn(nfft,nSym),randn(nfft,nSym)); y1 = ofdmmod(dataIn,nfft,cplen);
Демодулируют символы OFDM. Сравните результаты с исходными входными данными. Разница между сигналами незначительна.
x1 = ofdmdemod(y1,nfft,cplen); max(x1-dataIn)
ans = 1×2 complex
10-15 ×
0.2220 - 0.7772i 0.2498 - 0.8882i
Применение мультиплексирования OFDM к каналу SISO 16-QAM сигнала с релеевским замиранием.
s1 = RandStream('mt19937ar','Seed',12345); nFFT = 64; cpLen = 16; nullIdx = [1:6 33 64-4:64].'; numTones = nFFT-length(nullIdx); k = 4; % bits per symbol M = 2^k; constSym = qammod((0:M-1),M,'UnitAveragePower',true); maxDopp = 1; pathDelays = [0 4e-3 8e-3]; pathGains = [0 -2 -3]; sRate = 1000; sampIdx = round(pathDelays/(1/sRate)) + 1; chan = comm.RayleighChannel('PathGainsOutputPort',true, ... 'MaximumDopplerShift',maxDopp,'PathDelays',pathDelays, ... 'AveragePathGains',pathGains,'SampleRate',sRate, ... 'RandomStream','mt19937ar with seed'); data = randi(s1,[0 M-1],numTones,1); modOut = qammod(data,M,'UnitAveragePower',true);
Примените модуляцию OFDM и передайте сигнал через канал.
y = ofdmmod(modOut,nFFT,cpLen,nullIdx); [fadSig,pg] = chan(y);
Определение смещения выборки символов.
symOffset = min(max(sampIdx),cpLen)
symOffset = 9
OFDM демодулирует принятый сигнал.
x = ofdmdemod(fadSig,nFFT,cpLen,symOffset,nullIdx); % with a time shiftПреобразование выигрышей по путям, pg, для скалярного усиления отводов. Используйте коэффициенты усиления отводов для выравнивания во время восстановления сигнала.
hImp = complex(zeros(1,nFFT)); hImp(:,sampIdx) = mean(pg,1); hall = fftshift(fft(hImp.'),1); dataIdx = double(setdiff((1:nFFT)',nullIdx)); h = hall(dataIdx);
Выровнять сигнал.
eqH = conj(h)./(conj(h).*h); eqSig = eqH.*x; cdScope = comm.ConstellationDiagram('ShowReferenceConstellation',true, ... 'ReferenceConstellation',constSym); cdScope(eqSig);
Демодулируйте символы 16-QAM для восстановления сигнала. Вычислите частоту битовых ошибок.
rxSym = qamdemod(eqSig,M,'UnitAveragePower',true); numErr = symerr(data,rxSym); disp(['Number of symbol errors: ' num2str(numErr) ' out of ' num2str(length(data)) ' symbols.'])
Number of symbol errors: 2 out of 52 symbols.
Ввод данных OFDM-демодуляции, который включает в себя нуль и упаковку пилот-сигнала.
Инициализация входных параметров, определение местоположений для нулевых и пилотных поднесущих. Генерировать случайные данные и выполнять модуляцию OFDM.
nfft = 64; cplen = 16; nSym = 10; nullIdx = [1:6 33 64-4:64]'; pilotIdx = [12 26 40 54]'; numDataCarrs = nfft-length(nullIdx)-length(pilotIdx); dataIn = complex(randn(numDataCarrs,nSym),randn(numDataCarrs,nSym)); pilots = repmat(pskmod((0:3).',4),1,nSym); y2 = ofdmmod(dataIn,nfft,cplen,nullIdx,pilotIdx,pilots);
Демодулируют символы OFDM. Сравните результаты с исходными входными данными, чтобы показать, что существует незначительная разница между демодулированным сигналом и исходными данными и пилот-сигналами.
symOffset = cplen; [x2,rxPilots] = ofdmdemod(y2,nfft,cplen,symOffset,nullIdx,pilotIdx); max(x2-dataIn)
ans = 1×10 complex
10-15 ×
0.5551 + 0.2220i 0.2220 + 0.4441i 0.4441 - 0.2220i 0.4718 - 0.3331i -0.1665 - 0.4441i -0.3331 - 0.8049i 0.6661 - 0.2220i 0.0000 + 0.5829i 0.2220 + 0.4441i 0.3331 + 0.4441i
max(rxPilots-pilots)
ans = 1×10 complex
10-15 ×
0.0000 + 0.3331i 0.1837 - 0.2220i -0.4441 - 0.2776i 0.2220 + 0.2220i 0.2220 - 0.1665i 0.0000 - 0.3445i 0.3331 + 0.0441i -0.4441 - 0.1225i 0.4441 + 0.1943i 0.4441 + 0.3192i
Демодулятор OFDM демультиплексирует сигнал во временной области с множеством поднесущих с использованием модуляции с ортогональным частотным разделением.
Демодуляция OFDM использует операцию FFT, которая приводит к N параллельным потокам данных. Демодулятор OFDM состоит из набора N корреляторов с одним коррелятором, назначенным каждой поднесущей OFDM, с последующим параллельным преобразованием в последовательный.
Отдельные поднесущие OFDM выделяются как поднесущие данных, пилот-сигнала или нулевые поднесущие.
Как показано здесь, поднесущие обозначаются как поднесущие данных, DC, пилот-сигнала или защитной полосы.
Поднесущие данных передают данные пользователя.
Поднесущие пилот-сигнала используются для оценки канала.
Нулевые поднесущие не передают данных. Поднесущие без данных используются для обеспечения DC null и служат в качестве буферов между блоками ресурсов OFDM.
Нулевая поднесущая постоянного тока является центром полосы частот со значением индекса (nfft/ 2 + 1), еслиnfft является четным, или ((nfft + 1 )/2), если nfft нечетно.
Защитные полосы обеспечивают буферы между последовательными символами OFDM для защиты целостности передаваемых сигналов путем уменьшения межсимвольных помех.
Нулевые поднесущие позволяют моделировать защитные полосы и местоположения поднесущих постоянного тока для определенных стандартов, таких как различные форматы 802.11, LTE, WiMAX или для пользовательских назначений. Можно назначить расположение нулей, назначив вектор из нулевых индексов поднесущих.
Аналогично защитным полосам, защитные интервалы используются в OFDM для защиты целостности передаваемых сигналов путем уменьшения межсимвольных помех.
Назначение защитных интервалов аналогично назначению защитных полос. Можно моделировать защитные интервалы для обеспечения временного разделения между символами OFDM. Защитные интервалы помогают сохранять межсимвольную ортогональность после прохождения сигнала через каналы с временным разделением. Защитные интервалы создаются с помощью циклических префиксов. Вставка циклического префикса копирует последнюю часть символа OFDM как первую часть символа OFDM.
До тех пор, пока интервал временной дисперсии не превышает длительность циклического префикса, преимущество вставки циклического префикса сохраняется.
Вставка циклического префикса приводит к частичному снижению пропускной способности пользовательских данных, поскольку циклический префикс занимает полосу пропускания, которая может использоваться для передачи данных.
Чтобы уменьшить межсимвольные помехи (ISI), вводимые окном сигнала, применяемым в передатчике, функция применяет дробное смещение символа перед демодуляцией каждого символа OFDM. Окно сигнала часто применяется к переданным символам OFDM для сглаживания разрыва между последовательными символами OFDM. Оконная обработка уменьшает межсимвольные внеполосные выбросы, но увеличивает ISI.
Оконный символ OFDM состоит из циклического префикса (CP), данных символа ODFM, а также областей оконной обработки в начале и конце символа. Передние и задние оконные плечи имеют хвосты, как показано на рисунке.
Чтобы уменьшить ISI, можно выровнять синхронизацию выборки сигнала, задав смещение выборки символа, которое применяется перед демодуляцией символа OFDM.
Укажите смещение выборки символов как значение от 0 до LCP.
Когда смещение выборки символа является скаляром от 0 до LCP, окно БПФ начинается с выборки X + 1 длины CP.
Когда смещение выборки символа равно нулю, смещение не применяется, и окно БПФ начинается с первой выборки символа.
Когда смещение выборки символа является длиной циклического префикса, LCP, окно БПФ начинается после последней выборки CP. Это смещение является значением по умолчанию, если смещение выборки символов не указано.