【導(dǎo)讀】實現(xiàn)過程、性能分析方法等。在Matalab中建立基于QPSK、M-QAM及OFDM調(diào)制解。星座圖、誤碼性能。無線調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真實驗。將已調(diào)制信號進行脈沖成形后加載到無線通。它具有頻帶利用率高和抗多徑干擾能力強等優(yōu)點，因而適合于高速率的無線通信系統(tǒng)。正交頻分復(fù)用OFDM是第四代移動通信的核心技術(shù)。論文首先簡要介紹了OFDM基本原理。最后給出在不同的信道條件下，對OFDM系統(tǒng)誤碼率影響的比較曲線，得。發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢?研究意義和研究目的及研究方法和。OFDM的基本傳輸技術(shù)及其應(yīng)用,然后介紹了本課題所用的仿。真工具軟件MATLAB,并對其將仿真的OFDM各個模塊包括信道編碼?其傳輸性的前提下進行簡化,并且對其仿真出來的數(shù)據(jù)圖形進行分析理解?一個LM556CM，使其產(chǎn)生與Cx相對應(yīng)的一系列CP脈沖。。。。。。。信和衛(wèi)星通信中最常用的載波傳輸方式。Ts為四進制符號間隔，{i?:i=1,2,3,4}為正弦波載波的相位，有四種可能狀態(tài)。如圖為QPSK的相位圖，QPSK的相位為。在沒有噪聲和延時的理想狀態(tài)時，解調(diào)器的輸入tttStrcci??

　　

【正文】 g 一般要大于無線信道的最大時延擴展，這樣一個符號的多徑分量就不會對下一個符號造成干擾。 當(dāng)多徑時延小于保護間隔時，可以保證在 FFT 的運算時間長度內(nèi)，不會發(fā)生信號相位的跳變。因此， OFDM 接收機所看到的僅僅是存在某些相位偏 移的、多個單純連續(xù)正弦波形的疊加信號，而且這種疊加也不會破壞子載波之間的正交性。然而，如果多徑時延超過了保護間隔，則在 FFT 運算時間長度內(nèi)可能會出現(xiàn)信號相位的跳變，因此在第一路徑信號與第二路徑信號的疊加信號內(nèi)就不再只包括單純連續(xù)正弦波形信號，從而導(dǎo)致子載波之間的正交性有可能遭到破壞，就會產(chǎn)生信道間干擾 (ICI)，使得各載波之間產(chǎn)生干擾。 循環(huán)前綴 (CP) 為了消除由于多徑傳播造成的信道間干擾 ICI，一種有效方法是將原來寬度為 T的OFDM 符號進行周期擴展，用擴展信號來填充保護間隔。將保護間隔內(nèi) (持續(xù) 時間用 Tg表示 )的信號稱為循環(huán)前綴 (CyclicPrefix， CP)。在實際系統(tǒng)中，當(dāng) OFDM 符號送入信道之前，首先要加入循環(huán)前綴，然后進入信道進行傳送。在接收端，首先將接收符號開始的寬度為 Tg 的部分丟棄，然后將剩余的寬度為 T 的部分進行傅里葉變換，再進行解調(diào)。在 OFDM 符號內(nèi)加入循環(huán)前綴可以保證在一個 FFT 周期內(nèi)， OFDM 符號的時延副本內(nèi)所包含的波形周期個數(shù)也是整數(shù)，這樣，時延小于保護間隔 Tg 的時延信號就不會在解調(diào)過程中產(chǎn)生信道間干擾 ICI。 OFDM 基本參數(shù)的選擇 種 OFDM 參數(shù)的選擇就是需要 在多項要求沖突中進行折衷考慮。通常來講 (如前所述 )，首先要確定三個參數(shù)：帶寬、比特率以及保護間隔。按照慣例，保護間隔的時間長度應(yīng)該為應(yīng)用移動環(huán)境信道下時延均方根值的 2～ 4 倍。一旦確定了保護間隔，則 OFDM符號周期長度就可以確定。為了最大限度地減少由于插入保護間隔所帶來的信噪比損失，希望 OFDM 符號周期長度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于保護間隔長度。但是符號周期長度又不可能任意大，否則 OFDM 系統(tǒng)中包括更多的子載波數(shù)，從而導(dǎo)致子載波間隔相應(yīng)減少，系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度增加，而且還加大了系統(tǒng)的峰值平均功率比，同時使系統(tǒng)對頻率偏差更加敏感 。因此在實際應(yīng)用中，一般選擇符號周期是保護間隔長度的 5 倍，這樣由于插入保護比特所造成的信噪比損耗只有 1 dB 左右。 在確定了符號周期和保護間隔之后，子載波的數(shù)量可以直接利用 3 dB 帶寬除以子載波間隔 (即去掉保護間隔后的符號周期的倒數(shù) )得到或者可以利用所要求的比特速率除以每個子信道的比特速率來確定子載波的數(shù)量。每個信道中所傳輸?shù)谋忍厮俾士梢杂烧{(diào)制類型、編碼速率和符號速率來確定。 有用符號持續(xù)時間 有用符號持續(xù)時間 T對子載波之間間隔和譯碼的等待周期都有影響，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的吞吐量，子載波數(shù)目和 FFT 的 長度要有相對較大的數(shù)量，這樣就導(dǎo)致了有用符號持續(xù)時間的增大。在實際應(yīng)用中，載波的偏移和相位的穩(wěn)定性會影響兩個載波之間間隔的大小，如果為移動著的接收機，則載波間隔必須足夠大，這樣才能忽略多普勒頻移?？傊?，選擇有用符號的持續(xù)時間，必須以保證信道的穩(wěn)定為前提。 子載波數(shù) 子載波數(shù)目越多，有用信號越平坦，帶外衰減也快，越接近矩形，越符合通信要求，但子載波數(shù)目不能過多，越接近矩形的結(jié)果對接收端的濾波器要求越高 (只有理想濾波器才能過濾，否則就造成交調(diào)干擾 )。因此在子載波數(shù)目的 選擇上要綜合考慮傳遞信息的有效性和可行性。 子載波數(shù)可以由信道帶寬、數(shù)據(jù)吞吐量和有用符號持續(xù)時間 T所決定： N=1/T 子載波數(shù)可以被設(shè)置為有用符號持續(xù)時間的倒數(shù)，其數(shù)值與 FFT 處理過的數(shù)據(jù)點相對應(yīng)。 調(diào)制模式 可以通過改變發(fā)射的射頻信號幅度、相位和頻率來調(diào)制信號。對于 OFDM 系統(tǒng)來說，只能采用前兩種調(diào)制方法，而不能采用頻率調(diào)制的方法，這是因為子載波是頻率正交，而且攜帶獨立的信息，調(diào)制子載波頻率會破壞這些子載波的正交特性，這是頻率調(diào)制不能在 OFDM 系統(tǒng)中采用的原因。 短波通信中可以采用 MPSK， MQAM 的調(diào)制方式。正交幅度調(diào)制要改變載波的幅度和相位，他是 ASK 和 PAK 的結(jié)合。矩形 QAM 信號星座具有容易產(chǎn)生的獨特優(yōu)點。此外，它們也相對容易解調(diào)。矩形 QAM 包括 4QAM， 16QAM 以及 64QAM 等，因此每個星座點分別所對應(yīng)的比特數(shù)量為 2， 4， 6。采用這種調(diào)制方法的步長必須為 2，而利用 MPSK 調(diào)制可傳輸任意比特數(shù)量如 1， 2， 3，分別對應(yīng) 2PSK， 4PSK 以及 8PSK，并且 MPSK 調(diào)制的另一個好處就是該調(diào)制方案是等能量調(diào)制，不會由于星座點的能量不等而為 OFDM 系統(tǒng)帶來 PAPR較大的問題。 系統(tǒng)仿真結(jié)果 根 據(jù) OFDM 的基本原理，利用 Matlab 編寫的系統(tǒng)仿真程序，仿真參數(shù)設(shè)置為：每信噪比條件下傳輸 1 000 個 OFDM 符號，共有 64 個子波， FFT／ IFKT 點數(shù)為 64，循環(huán)前綴長度為 3μs ，基帶調(diào)制模塊選擇為 MPSK 或者 MQAM 方式，多普勒頻移為 200 Hz，通過小尺度衰落信道模型進行仿真。在上述前提條件下，仿真結(jié)果如下： BPSK 和 QPSK 仿真結(jié)果與分析 由圖 3，圖 4 誤碼率曲線圖可以看出，在只有高斯白噪聲的情況下， BPSK 和 QPSK 兩種調(diào)制方式下，隨著信噪比的不斷增大，誤碼率在不斷地減小，而且輸入信號的 信噪比越大，影響越明顯。究其原因，主要是隨著信噪比的增加，噪聲功率有所下降，因而誤碼率也隨之下降。 圖 4 QPSK調(diào)制方式下系統(tǒng)的誤碼率 由圖 3，圖 4 中還可以看到，由于多徑傳輸引起頻率選擇性衰落的存在，在 BPSK和 QPSK 中對誤碼率產(chǎn)生了比較大的影響，嚴(yán)重地影響了系統(tǒng)的性能。尤其是在 QPSK 中，影響更為突出，更為明顯一些。由此可見， BPSK 在性能方面稍好于 QPSK。 16QAM 和 64QAM 仿真結(jié)果與分析 由圖 5，圖 6誤碼率曲線圖可以看出，相同點是在只有高斯白噪聲的情況下， 16QAM和 64QAM 兩種調(diào)制方式隨著信噪比的不斷增大，誤碼率在不斷減小，不同的是在同一信噪比下， 16QAM 的誤碼率明顯比 64QAM 的誤碼率低。 圖 6 64QAM調(diào)制方式下系統(tǒng)的誤碼率 由圖 5，圖 6還可以看出，加上頻率選擇性衰落后，在 16QAM 和 64QAM 中頻率選擇性衰落對誤碼率的影響也是比較大的，而且輸入信噪比越大，對誤碼率的影響也就越大。 由此可見， 16QAM 在性能方面稍好于 64QAM。 所以，綜合以上實驗結(jié)果，可以清晰地比較出兩種調(diào)制方式，即 MPSK 和 MQAM 的優(yōu)缺點。 由仿真所得的誤碼率曲線圖可以看出，在相同信噪比條件下，采用 BPSK 和 QPSK調(diào)制方式比采用 16QAM 和 32QAM 調(diào)制方式的誤碼率要小，但是當(dāng) M比較大時，性能不如QAM 調(diào)制方法的好。每個子信道可采用不同的調(diào)制方式，選擇時要兼顧數(shù)據(jù)速率、頻譜效率以及傳輸?shù)目煽啃?，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則，采用自適應(yīng)技術(shù)，特性較好的子信道可采用效率較高的調(diào)制方式，而衰落較大的子信道選用效率較低的調(diào)制方式，選擇滿足一定誤碼率的最佳調(diào)制方式可以獲得最佳的頻譜效率。 三 、 電路圖 DAC0800 電路 注：在本實驗中 NRZ 碼從 J606 和 J605 輸出。 中頻調(diào)制模塊電路 AD 采樣電路 FPGA程序的設(shè)計 差分編碼模塊： 內(nèi)部電路圖： 串并轉(zhuǎn)換模塊： 內(nèi)部電路圖： 五 、 結(jié)論與心得 六 、 參考文獻 [1] 余兆明、余智．?dāng)?shù)字電視原理．西安電子科技大學(xué)出版社， 2021． 2 [2] 劉連青，數(shù)字通信技術(shù)，機械工業(yè)出版社， 2021， 2 [3] 樊昌信，通信原理，國防工業(yè)出版社， 2021， 2 [4] 張威 .MATLAB 基礎(chǔ)與編程入門（第二版） .西安電子科技大學(xué)出版社， [5] 龔純、王正林 .精通 MATLAB 最優(yōu)化計算機 .電子工業(yè)出版社， 2021 [6] 邵佳，董辰輝 . MATLAB/Simulink 通信系統(tǒng)建模與仿真實例精講 [J].電子工業(yè)出版社， 2021 [7] 王正林，陳國順 . MATLAB/Simulink 與控制系統(tǒng)仿真 [J]. 電子工業(yè)出版社， 2021 [8] 鄧華， MATLAB 通信仿真及應(yīng)用實例詳解 [J]. 人民郵電出版社， 202134 教師評語及設(shè)計成績 教師評語 ： 課程設(shè)計成績： 指導(dǎo)教師：（簽名） 日期：年月日