【频分多址】基于SC-FDMA与OFDMA峰均功率比研究附Matlab代码

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🔥 内容介绍

实现 OFDMA 与 SC-FDMA(IFDMA/LFDMA 映射)的 PAPR 计算及瞬时功率 CDF/CCDF 绘制,整体逻辑完整但存在部分细节问题,优化后可提升结果准确性。

一、代码核心功能

  1. 定义系统参数(采样率、子载波数、调制方式等)和脉冲成形滤波器(升余弦 / 根升余弦)。

  2. 完成 OFDMA 调制、SC-FDMA(DFT + 子载波映射 + IFFT)调制流程,包含脉冲成形和数字上变频。

  3. 计算两种技术的瞬时功率(W 单位)和峰均比(PAPR),绘制 PAPR 的 CDF/CCDF 图、瞬时功率 CDF 图。

  4. 统计多次运行后的总 PAPR 值,通过图表对比不同调制方式的性能差异。


二、存在的关键问题

  1. OFDMA 瞬时功率计算错误

    :代码中Pi_OFDMA(n) =8 * 0.5*abs(OFDMA_RF_data(index_temp))^2;多乘系数 8,无合理依据,导致功率结果失真。

  2. 过采样变量未初始化

    IFDMA_oversampledLFDMA_oversampledOFDM_oversampled未提前初始化,可能出现维度不匹配或垃圾值。

  3. CDF 绘制精度不足

    :使用hist函数统计 PAPR / 功率分布,精度低于专门的经验累积分布函数(ecdf),且 bins 数量设置不合理(OFDMA 仅 10 个 bins)。

  4. PAPR 计算逻辑重复

    :既在每次循环计算单帧 PAPR,又在最后统计全局最大 / 平均功率求总 PAPR,两者定义不一致(前者是单帧 PAPR,后者是所有帧的全局 PAPR)。

  5. 滤波器时间范围固定

    :升余弦 / 根升余弦滤波器的时间范围(±8Ts/±6Ts)未与过采样率(N_overlapping)联动,可能导致时域截断误差。


三、优化方案

  1. 修正瞬时功率计算

    :删除 OFDMA 功率计算中的多余系数 8,统一为Pi_OFDMA(n) = 0.5*abs(OFDMA_RF_data(index_temp))^2;,与 SC-FDMA 功率计算逻辑一致。

  2. 初始化过采样变量

    :在脉冲成形前添加变量初始化,示例:IFDMA_oversampled = zeros(1, N_overlapping*number_of_subcarriers);(LFDMA 和 OFDMA 同理)。

  3. 提升 CDF 绘制精度

    :用ecdf函数替代hist,直接获取累积分布概率,示例:[F_OFDMA, X_OFDMA] = ecdf(papr_OFDMA);,绘制时直接使用F_OFDMAX_OFDMA

  4. 统一 PAPR 计算逻辑

    :保留每次循环的单帧 PAPR,总 PAPR 改为所有单帧 PAPR 的统计值(如均值、最大值),而非全局功率比值,更符合工程定义。

  5. 优化滤波器参数

    :根据过采样率调整滤波器时间范围,示例:t_range = Ts * N_overlapping * 8;,再生成t1t2,减少时域截断影响。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

% 根据选择初始化脉冲成型滤波器

if filter_type == 'rc' % 升余弦滤波器

psFilter = rcPulse(Ts, N_overlapping, rolloff_factor);

elseif filter_type == 'rr' % 根升余弦滤波器

psFilter = rrcPulse(Ts, N_overlapping, rolloff_factor);

end

🔗 参考文献

[1]李学斌,高华洁.LTE上行SC-FDMA信号峰均比研究[J].通信技术, 2012, 45(1):3.DOI:10.3969/j.issn.1002-0802.2012.01.014.

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