基于simulink的cofdm系統(tǒng)仿真及編碼調(diào)制分析課程設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-08-16 14:21本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】無(wú)線通信和多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)。對(duì)COFDM技術(shù)的基本原理，關(guān)鍵技術(shù)以及。進(jìn)行了模擬和分析，直觀和形象地得到了OFDM系統(tǒng)在時(shí)域和頻域的傳輸性能，復(fù)用的簡(jiǎn)稱，是目前世界最先進(jìn)和最具發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。高速數(shù)據(jù)流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進(jìn)行傳輸。這種“正交”表示的是載波頻率間精確的數(shù)學(xué)關(guān)系。COFDM既能充分利用信道帶寬，也可以避免使用高速均衡和抗突發(fā)噪聲差錯(cuò)。有些文獻(xiàn)上將OFDM和MCM混用，實(shí)際上不夠嚴(yán)密。MCM與COFDM常用于無(wú)線信。率高；而MCM，可以是更多種信道劃分方法。COFDM技術(shù)的推出其實(shí)是為了提?；フ唬箶U(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。對(duì)于低速并行的子載波而言，由于符號(hào)周期展寬，多徑效應(yīng)造成的。為了使這N路子信道信號(hào)在接收時(shí)能夠完全分離，要求它們滿足正交條件。這樣上面的OFDM信號(hào)即可以保證任意兩個(gè)子載波的正交性。
【正文】 大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 19 對(duì)以上不同高斯白噪聲 信噪比系統(tǒng)的改進(jìn)所得到的數(shù)據(jù)表格表格可知，總的來(lái)說(shuō)高斯白噪聲信噪比越高，系統(tǒng)的抗誤碼性越高，這與理論知識(shí)相吻合。當(dāng)信噪比低于一定值時(shí)，誤碼率相當(dāng)大，增加 RS編碼并不能改善系統(tǒng)的性能，反而增加了設(shè)備的復(fù)雜度，增加成本，所以盡量不要在信噪比很低的情況下傳輸數(shù)據(jù)。隨著信噪比的提高，系統(tǒng)的誤碼率下降很快，加上 RS編碼后抗誤碼性能更好。由已測(cè)的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)高斯白噪聲的信噪比超過(guò) 36 DB時(shí)， RS編碼基本上不再提高系統(tǒng)的抗誤碼能力，因此當(dāng)高斯白噪聲的信噪比比較高時(shí)，可以考慮不使用 RS編碼模塊，這樣可降低通信設(shè)備的復(fù) 雜度，同時(shí)還可以節(jié)省成本。 目前除了使用 RS編碼外， 目前 較 好的編碼方式 還 有卷積編碼、 TCM 編碼、 LDPC 編碼等 。其中 LDPC 編碼 在衰落信道中的優(yōu)良性能 ， 將 更 大程度上提高 COFDM 系統(tǒng)的差錯(cuò)性能 ，是目前學(xué)術(shù)界非常熱門的一個(gè)課題。 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 20 5 COFDM 系統(tǒng)中不同調(diào)制方式的分析比較 COFDM 系統(tǒng)仿真可以采用多種調(diào)制方式，在本課程設(shè)計(jì)中分析了 4QAM、16QAM、 64QAM 調(diào)制方式。 QAM 是適用于 COFDM 系統(tǒng)中的一種調(diào)制方式。 QAM （ Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調(diào)制 ）， 是用兩路獨(dú)立的基帶信號(hào)對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已調(diào)信號(hào)的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實(shí)現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸 的 數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式 。 該調(diào)制方式通常有二進(jìn)制 QAM（ 4QAM）、四進(jìn)制 QAM（ 16QAM）、八進(jìn)制 QAM（ 64QAM）等。 QAM 是一種 矢量 調(diào)制，將輸入比特先映射到一個(gè)復(fù)平面（ 星座）上，形成復(fù)數(shù)調(diào)制符號(hào)，然后將符號(hào)的 I、 Q 分量（對(duì)應(yīng)復(fù)平面的實(shí)部和虛部，也就是水平和垂直方向）采用幅度調(diào)制，分別對(duì)應(yīng)調(diào)制在相互正交（時(shí)域正交）的兩個(gè) 載波 （ cos t? 和 sint? ）上。這樣與幅度調(diào)制（ AM）相比，其頻譜利用率將提高 1倍。 QAM 是幅度、相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，它同時(shí)利用了 載波的幅度和相位來(lái)傳遞信息 比特 ，因此在最小距離相同的條件下可實(shí)現(xiàn)更高的 頻帶 利用率， QAM 最高已達(dá)到 1024QAM。樣點(diǎn)數(shù)目越多，其傳輸效率越高 。 例如具有 16 個(gè)樣點(diǎn)的16QAM 信號(hào)， 每個(gè)樣點(diǎn)表示一種矢量狀態(tài)， 16QAM 有 16 態(tài)，每 4 位二進(jìn)制數(shù)規(guī)定了 16 態(tài)中的一 種狀態(tài) ， 16QAM 中規(guī)定了 16 種載波和相位的組合，16QAM 的每個(gè)符號(hào)和周期傳送 4 比特。 下面分析各種調(diào)制方式的模型及仿真數(shù)據(jù) 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 21 采用 4QAM 調(diào)制的 COFDM 系統(tǒng) 采用 4QAM 調(diào)制的 COFDM 系統(tǒng)的輸出編碼映射圖 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 22 采用 16QAM 調(diào)制的 COFDM 系統(tǒng) 采用 16QAM 調(diào)制的 COFDM 系統(tǒng)的輸出編碼映射圖 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 23 采用 64QAM 調(diào)制的 COFDM 系統(tǒng) 采用 64QAM 調(diào)制的 COFDM 系統(tǒng)的輸出編碼映射圖 設(shè)置瑞利信道多普勒頻偏為 100Hz、高斯白噪聲信噪比為 30DB 時(shí) COFDM 調(diào)制系統(tǒng)仿真結(jié)果的參數(shù) 4QAM 16QAM 64QAM 錯(cuò)誤碼元個(gè)數(shù) 228 745 1503 SNR（誤碼率） 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 24 根據(jù) 以上分析比較的 4QAM、 16QAM、 64QAM 的系統(tǒng)仿真模型以及仿真系統(tǒng)的輸出編碼映射圖可知， 在相同條件下， 4QAM 的抗誤碼性能最好， 16QAM次之， 64QAM 最差，這也驗(yàn)證了通信系統(tǒng)的有效 性與可靠性不可兼得的定理。4QAM 一個(gè)碼元可以傳輸兩個(gè)比特的信息， 16QAM 一個(gè)碼元可以傳輸四個(gè)比特的信息， 64QAM 的一個(gè)碼元可以傳輸 6 個(gè)比特的信息，從有效性的角度來(lái)看，64QAM 的最好， 16QAM 的次之， 4QAM 最差。在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)考慮各方面因素選擇調(diào)制方式。 6 課程設(shè)計(jì)總結(jié)以及改進(jìn)方法 由于之前對(duì) COFDM 系統(tǒng)的了解比較少，時(shí)間比較緊張，我做這個(gè)課程設(shè)計(jì)有一定的難度，做出來(lái)后感覺并不是很令人滿意?；〞r(shí)間最多的上網(wǎng)查找可用的資料，并對(duì)資料的內(nèi)容進(jìn)行消化吸收。對(duì) COFDM 系統(tǒng)有一定的了解后，我借助別人已經(jīng)搭好的系統(tǒng)模塊并稍微修改了一下。關(guān)于分析部分，我主要是分析了 RS 編碼對(duì)整個(gè) COFDM 通信系統(tǒng)的作用以及影響，以及采用不同的調(diào)制方式時(shí)系統(tǒng)抗誤碼性能的變化。 從設(shè)計(jì)仿真的結(jié)果來(lái)看， RS 編碼可以提高 COFDM 系統(tǒng)的抗誤碼性能，4QAM 調(diào)制的抗誤碼性能要比 16QAM 和 64QAM 要好。當(dāng)然，任何事物都具有兩面性，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。 RS 編碼并不是任何情況都可以大大提高系統(tǒng)性能，同時(shí) RS 編碼會(huì)增加通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，增加成本。 4QAM 調(diào)制雖然有較好的抗誤碼性能，但這是以犧牲帶寬為代價(jià)的，我們知道，頻譜資源是 非常寶貴的，不能亂浪費(fèi)。 因此，我們?cè)诖罱?COFDM 系統(tǒng)時(shí)，必須綜合各種因素考慮，要考慮成本、可用頻譜、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度等等因素后選擇一個(gè)合適的搭建方案。
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