基于simulink的cofdm系統(tǒng)仿真及編碼調(diào)制分析課程設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2024-09-06 14:21本頁(yè)面
【正文】 課程名稱： 信息系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 2 摘 要 ： 編碼 正交頻分復(fù)用 (COFDM)是第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù) ,它是實(shí)現(xiàn)寬帶無(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)以及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，并且通過 matlab 中的通信仿真系統(tǒng) simulink 對(duì) COFDM 系統(tǒng)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，得出的結(jié)果表明 COFDM 系統(tǒng)可以明顯地表現(xiàn)出抗多徑效應(yīng)引起的頻率選擇性衰落和提高了頻譜 利用率，這一特性使得它能夠在高數(shù)據(jù)傳輸速率的無(wú)線信道中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。其基本原理就是將高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進(jìn)行傳輸。 上個(gè)世紀(jì)中期，人們提出了頻帶混疊的多載波通信方案，選擇相互之間正交的載波頻率作子載波，也就是我們所說(shuō)的COFDM。按照這種設(shè)想，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)。 COFDM不用帶通濾波器 來(lái)分隔子載波，而是通過快速傅立葉變換（ FFT）來(lái)選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形。有些文獻(xiàn)上將 OFDM和 MCM混用，實(shí)際上不夠嚴(yán)密。 COFDM技術(shù)的推出其實(shí)是為了提高載波的頻譜利用率，或者是為了改進(jìn)對(duì)多載波的調(diào)制，它的特點(diǎn)是各子載波相互正交，使擴(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。各個(gè)載波能夠根據(jù)信道狀況的不同選擇不同的調(diào)制方式，比如 BPSK、 QPSK、 8PSK、 16QAM、 64QAM等等，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。 COFDM還采用了功 率控制和自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)工作方式。 COFDM技術(shù)是 HPA聯(lián)盟（ HomePlug Powerline Alliance）工業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)，它采用一種不連續(xù)的多音調(diào)技術(shù)，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號(hào)合并成單一的信號(hào)，從而完成信號(hào)傳送。 2 COFDM 基本原理 COFDM 的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解為多路并行的低速數(shù)據(jù)流，在多個(gè)載波上同 時(shí)進(jìn)行傳輸。當(dāng)每個(gè) OFDM 符號(hào)中插入一定 的保護(hù)時(shí)間后，碼間干擾幾乎就可以忽略。 COFDM 信號(hào)的基帶形式為： / 2 1/2( ) [ / 2 e x p ( 2 ) ]N TiiN ix t d N j t d wT???? ? ?? π (2) 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。 根據(jù)已學(xué)的知識(shí)，我們知道由于多徑信道的時(shí)延擴(kuò)展會(huì)引起碼間干擾 (ISI)，為了消除碼間 干擾，需要在 OFDM 的每個(gè)符號(hào)中插入保護(hù)時(shí)間，只要保護(hù)時(shí)間大于多徑時(shí)延擴(kuò)展，則一 個(gè)符號(hào)的多徑分量不會(huì)干擾相鄰符號(hào)。但此時(shí)由于多徑效 應(yīng)的影響，子載波可能不能保持相互正交，從而引入了子載波間干擾 (ICI) 。 循環(huán)前綴是將 OFDM 符號(hào)尾部的信號(hào)搬移到頭部構(gòu) 成的。因此只要多徑延時(shí)小于保護(hù)時(shí)間，就不會(huì)造成 載波間干擾，從而保證傳輸?shù)目煽啃?。其中三個(gè)主要的系統(tǒng)要求：系統(tǒng)帶寬、 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率以及多徑時(shí)延擴(kuò)展，包括時(shí)延擴(kuò)展的均方根和最大值。 下圖是完整的 OFDM 系統(tǒng)收發(fā)傳輸模型：上半部分是發(fā)射鏈路，下半部分是接收鏈路： 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 5 4 COFDM 基于 simulink 的仿真 COFDM 在 simulink 中的仿真參數(shù) 參數(shù) Bernoulli generator 采樣時(shí)間： 每幀采樣數(shù)： 44 RS encoder 類型：二進(jìn)制 RS 碼 碼字長(zhǎng)： 15 信息位長(zhǎng)度： 11 調(diào)制 類型： QAM 元數(shù)： 1 64 頻偏： π /4 增益： 1/ OFDM 調(diào)制，加 循環(huán)前綴 64 個(gè)子載波 瑞利信道 多普勒頻移： 200Hz 采樣時(shí)間： 8e5/180 s AWGN Es/N0： 28dB 信號(hào)功率 符號(hào)周期： 80e6s 誤碼表 1 接收延遲： 22 輸出數(shù)據(jù)： port 誤碼表 2 接收延遲： 30 輸出數(shù)據(jù)： port 示波器 時(shí)間范圍： 軸數(shù)： 2 頻譜儀 緩存數(shù)： 90 緩存交疊： 0 FFT 長(zhǎng)度： 1024 平均數(shù)： 16 星座圖 每符號(hào)取樣： 1 偏置： 0 顯示點(diǎn)： 100 新跡： 50 模擬配置 結(jié)束時(shí)間： 1 s 解決器： ode45 類型：變步 長(zhǎng) COFDM 系統(tǒng)模塊圖中，各模塊的 具體 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及參數(shù)解釋如下表所示 Probability of a zero: [] Initial seed: 9364248 Sample time: 16e5 / 44 / 2 Sample per frame: 44 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 6 N: 15 K:11 Output buffer size: 60 QPSK Mapping 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 Input type: Bit Constellation ordering: Gray Phase offset: pi / 4 Gain: 1 / Training 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 Generator polynomial: [1 0 0 0 0 1 1] Initial states: [0 0 0 0 0 1] Sample time: 16e5 / 2 / 31 Sample per frame: 31 Mary number: 2 OFDM Modulator 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 廣西大學(xué)課程設(shè)計(jì) —— 基于 simulink 的 COFDM 系統(tǒng)仿真 7 Indices to output: {1:1
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