《宽带无线接入技术》仿真实验三OFDM系统的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

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

①传输的数据随机产生；

②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

①传输的数据随机产生；

②调制方式采用4psk；

要求二：要求验证PAPR的理论值

①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。

②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

1010

10

10

PAPR 0[dB]

P r (P A P R >P A P R 0)

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 。

1010

10

10

PAPR 0[dB]

P r (P A P R >P A P R 0)

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 。

1010

10

10PAPR 0[dB]

P r (P A P R >P A P R 0)

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：

clear all;

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);%OFD MA

LFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('LF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%LFD MA

IFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('IF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%IFDM

A

DFDMA_CCDF=CCDF_PAPR_DFTspreading('DF',Nd,b,N,dbs,N_iter);%DFD MA

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

for iter=1:N_iter

msgint=randint(1,Ndb,M);%星座映射

mod_sym=qammod(msgint,M);%16QAM调制

switch upper(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