基于simulink的cofdm系統(tǒng)仿真及編碼調(diào)制分析課程設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-29 14:21本頁面
【正文】 因此，我們在搭建 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。 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 編碼會增加通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，增加成本。 從設(shè)計(jì)仿真的結(jié)果來看， 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。對 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。 6 課程設(shè)計(jì)總結(jié)以及改進(jìn)方法 由于之前對 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，做出來后感覺并不是很令人滿意。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，從有效性的角度來看，64QAM 的最好， 16QAM 的次之， 4QAM 最差。 例如具有 16 個(gè)樣點(diǎn)的16QAM 信號， 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)符號和周期傳送 4 比特。 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。 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，然后將符號的 I、 Q 分量（對應(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。 QAM （ Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調(diào)制 ）， 是用兩路獨(dú)立的基帶信號對兩個(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)字信號調(diào)制方式 。 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。 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 。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。 RS編碼對不同高斯白噪聲信噪比系統(tǒng)的改進(jìn) (仿真時(shí)間設(shè)置為 ) 信噪比 誤碼率 （經(jīng)過 RS編碼） 誤碼率 （未經(jīng) RS編碼） 錯(cuò)誤碼元個(gè)數(shù) （經(jīng)過 RS編碼） 錯(cuò)誤碼元個(gè)數(shù) （未經(jīng) RS編碼） 42 DB 6 55 40 DB 6 57 38 DB 6 65 36 DB 7 75 34 DB 10 82 32 DB 7 92 30 DB 8e5 11 123 28 DB 12 172 26 DB 15 242 24 DB 27 364 22 DB 54 531 20 DB 159 805 18 DB 357 1238 16 DB 791 1963 14 DB 1445 2970 12 DB 2635 4677 10 DB 4626 7209 8 DB 7916 11230 6 DB 12730 17120 4 DB 18860 25320 2 DB 26930 36050 0 DB 36950 49080 使用 M文件和已測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以繪出 RS編碼與未經(jīng) RS編碼誤碼率比廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 18 較圖，這樣可以直觀地看出它們的區(qū)別： 從直接畫出的誤碼率圖可看出，由于誤碼率的值比較小，畫出的兩條線接近重合，很難看出區(qū)別，故轉(zhuǎn)化成分貝圖進(jìn)行比較，畫出的圖如下圖所示： 將誤碼率轉(zhuǎn)換成分貝的誤碼率圖 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 19 對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，總的來說高斯白噪聲信噪比越高，系統(tǒng)的抗誤碼性越高，這與理論知識相吻合。 由特殊推導(dǎo)出一般，分析其他不同瑞利信道多普勒頻 偏時(shí)的誤碼率情況，發(fā)現(xiàn)不管多普勒頻偏如何，經(jīng)過編碼后的誤碼率要低于不經(jīng)編碼的誤碼率。 同理可仿真出對瑞利信道多普勒頻偏為 500Hz時(shí)系統(tǒng)誤碼率情況如下圖所示： 顯然，當(dāng)多普勒頻偏為 500Hz時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率更大，由此可得結(jié)論 ：在相同條件下，瑞利信道多普勒頻偏越大，整個(gè)系統(tǒng)的誤碼率越大。 由此可以判斷建立的仿真系統(tǒng)是正確的 。 采用上述系統(tǒng)仿真，設(shè)置仿真時(shí)間為 1s，用示波器觀察 COFDM 基帶信號波形圖，如下圖所示： 發(fā)射器輸出的 COFDM 基帶信號波形 （圖形上方是實(shí)部波形，下方是虛部波形） 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 14 接收器輸出的 COFDM 基帶信號波形 （圖形上方是實(shí)部波形，下方是虛部波形） 為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性 ，使用頻譜儀畫出了 COFDM 信號的歸一化功率譜圖 如下圖所示： 發(fā)射器 （左） 和接收器 （右） 輸出信號功率譜 （瑞利信道多普勒頻偏為 200Hz） COFDM 符號的功率譜密度 ? ?2Sf 為 N
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