森马网站建设情况,wordpress 无法更换会员注册页面,用python做音乐网站,电商seo是什么文章目录 前言一、前置知识1、块状导频与梳状导频①、相似点②、区别③、其他 2、其他知识 二、仿真任务及方案1、仿真任务2、仿真方案 三、MATLAB仿真1、MATLAB 源码2、程序流程3、仿真结果①、打印信息③、8PSK 星座图②、脉冲成型图③、ETU300登加AWGN信道下误比特率曲线 四… 文章目录 前言一、前置知识1、块状导频与梳状导频①、相似点②、区别③、其他 2、其他知识 二、仿真任务及方案1、仿真任务2、仿真方案 三、MATLAB仿真1、MATLAB 源码2、程序流程3、仿真结果①、打印信息③、8PSK 星座图②、脉冲成型图③、ETU300登加AWGN信道下误比特率曲线 四、资源自取 前言
本文继续进行 OFDM 通信连路仿真学习。 一、前置知识
1、块状导频与梳状导频
块状导频也称为训练序列 ①、相似点
导频序列和训练序列的作用都是为了得到准确符号同步和频偏纠正导频序列和训练序列都进行信道估计二者都传输已知数据二者都可称之为基于辅助信息的信道估计方法
②、区别
添加位置不同导频序列加在频域上作用在频域。训练序列是在时域上添加的特定的序列表现形式不同导频序列表现为频谱上的一根线散布在整个时频单元在整个帧中是离散的。训练序列表现为时域上的时间块一个或多个连续的符号集中在帧头并且连续。要求不同加在时域的训练序列要求有较强自相关性和弱互相关性。加在频域的导频序列无此要求。
③、其他
同步信道sync channel的概念一般只在训练序列中涉及对于导频来说似乎没有导频的频率应当是与载频有关的或者就是载频的频率块状导频就相当于训练序列导频序列常用于载波同步训练序列用于帧同步二者都可进行信道估计信道估计的目的是获得信道的一些参数如频移、时延等。因此信道估计也称为信道参数估计。
2、其他知识
有关其他仿真细节原理知识可以参考我之前的博客OFDM深入学习及MATLAB仿真
二、仿真任务及方案
1、仿真任务
使用 Matlab 语言仿真实现 OFDM 基带信号在频率选择性信道条件下的发送与接收。输入为随机比特流经由 OFDM 调制、仿真信道传输、OFDM 解调后输出比特流可计算不同信噪比条件下的误码率。其中子载波间隔 15KHz循环前缀长度及子载波数目可调各子载波使用 QPSK 调制。信道信号经历 3GPP TS36.101 附录 B 中表 B.2.2-1 给出的ETU300 多径信道随后叠加一个信噪比可调的 AWGN 信道。 要求能够查看并解释从输入到输出沿路各点信号的时域波形和频域特性图能够绘制误码率随信噪比变化的曲线。设计梳状或块状导频并在接收端完成信道估计与补偿即均衡。
2、仿真方案
本方案在满足以上要求的前提下选用了块状导频除了循环前缀长度及子载波数目可调外可以通过改变 M 的值选用 MPSK且导频间隔与 OFDM 符号数可任意调整并具有信道编码交织脉冲成型模块。仿真系统模块依次为 二进制基带数据生成卷积码编码交织QPSK调制串并转换加入虚载波补零数目为 fft 点数减去子载波数插入导频IFFT插入循环前缀并串转换脉冲成型先上采样再通过升余弦滚降滤波器过信道。解脉冲成型通过相同的升余弦滚降滤波器再抽样串并转换去循环前缀FFT信道估计取出数据与导频进行LS信道估计去除虚载波去零并串转换QPSK解调解交织信道译码维比特译码得到数据并计算误码率。
三、MATLAB仿真
1、MATLAB 源码
ofdm.m
%%
% 仿真系统构成信号输入为随机比特流、OFDM调制、仿真信道传输、OFDM解调、信号输出
% 仿真分析内容根据输入、输出比特流计算不同信噪比条件下的误码率
% 并绘制曲线对调制的要求
% OFDM调制的子载波间隔为15KHz
% 循环前缀长度子载波数目导频间隔及ofdm符号数可调
% 各子载波使用QPSK调制
% 未使用扩频技术未乘以载波进行上变频未测试梳妆导频性能
%%
clc;
clear ;
close ;
tic;
disp(simulation start);
%% 参数设置
sta_num 5; %仿真次数
SNR -4:1:25;
num_carriers 100; %子载波数
cp_length 15; %循环前缀长度
M 8; %QPSK时M4
is_pilot_k 1; %块状导频
q 8; %fs q*B_jidai;
pilot_interval 4; %导频间隔
num_ofdm_symbol 99; %ofdm符号数
%% 以上参数为可调部分
f_delta 15e3;
n 1;
while(true)
% if(2^n num_carriers / pilot_interval * (pilot_interval 1))if(2^n num_carriers )num_fft 2^n;break;endn n1;
end
num_bit num_carriers * num_ofdm_symbol * log2(M);%二进制bit数 乘以 log2(M) 是为了考虑调制方式对传输数据的影响
B_jidai num_carriers * f_delta; %基带宽度
fs q*B_jidai; %数字系统采样率
ts 1/fs;
fd 300; %多普勒频偏
pathPower [-1.0 -1.0 -1.0 0 0 0 -3.0 -5.0 -7.0];
pathDelays [0 50 120 200 230 500 1600 2300 5000]*1e-9;
% chan rayleighchan(ts, fd, pathDelays, pathPower);
rchan comm.RayleighChannel(SampleRate,fs, ...PathDelays,pathDelays,AveragePathGains,pathPower, ...MaximumDopplerShift,fd,FadingTechnique,Sum of sinusoids);%% 基带数据数据产生
data_sourcebit randi([0,1],1,num_bit);
%% 信道编码卷积码、再交织
L7; %卷积码约束长度
tblen6*L; %Viterbi译码器回溯深度
trellis poly2trellis(7,[133 171]); %(2,1,7)卷积编码
data_conv convenc(data_sourcebit,trellis);
data_scramble matintrlv(data_conv, log2(M), length(data_conv) / log2(M));
%% qpsk调制
data_dec bi2de(reshape(data_scramble,length(data_scramble)/log2(M),log2(M)));
data_moded pskmod(data_dec,M,pi/M);
scatterplot(data_moded);
%% 串并转换
data_moded reshape(data_moded,num_carriers,length(data_moded)/num_carriers);
%% 扩频
%%补零
data_buling [data_moded;...zeros(num_fft-size(data_moded,1),size(data_moded,2))];
%% 插入导频
if (is_pilot_k1)pilot_bit_k randi([0,1],1,log2(M)*num_fft);pilot_seq pskmod(bi2de...(reshape(pilot_bit_k,length(pilot_bit_k)/log2(M),log2(M))),M,pi/M);data_pilot_inserted insert_pilot_f(data_buling,pilot_seq,pilot_interval,is_pilot_k);
end%% IFFT
data_ifft ifft(data_pilot_inserted,num_fft)*num_fft;
%data_ifft ifft(data_pilot_inserted,num_fft)*sqrt(num_fft);
%% 插入保护间隔、循环前缀
data_after_cp [data_ifft(num_fft-cp_length1:end,:);data_ifft];
%% 并串转换
data_total reshape(data_after_cp,[],1);
%% 脉冲成型
sendfir rcosdesign(0.4,4,fs/B_jidai,sqrt);
data_upsam upsample(data_total,fs/B_jidai);
data_send conv(data_upsam,sendfir,same);
%% 画图
signal data_send;
figure(2);
subplot(311);
plot(real(signal));
subplot(312);
plot(imag(signal));
subplot(313);
fft_yabs(fft(signal,q*num_fft));
fft_xfs*((1:(q*num_fft))/(q*num_fft)-1/2);
plot(fft_x,20*log10(fftshift(fft_y./max(fft_y))));
%% DA
%% 上变频
%% 信道通过多经瑞利信道、AWGN信道Berzeros(1,length(SNR));
for jj1:length(SNR) for ii1:sta_numchannel_out step(rchan,data_send);rx_channelawgn(channel_out,SNR(jj),measured);
%% 下变频
%% ADrx_data1 conv(rx_channel, sendfir, same);rx_data2 rx_data1(1:fs/B_jidai:length(rx_data1));
%% 串并转换rx_data3reshape(rx_data2,num_fftcp_length,[]);
%% 去掉循环前缀rx_data4rx_data3(cp_length1:end,:);
%% FFTrx_data_fft (1/num_fft)*fft(rx_data4,num_fft);
%% 信道估计与插值均衡
%% 信道校正[rx_data_delpilot,H] get_pilot_f(rx_data_fft,pilot_interval);rx_data_estimation chan_estimation_f...(rx_data_delpilot,H,pilot_seq,pilot_interval);
%% 去零并串转换rx_data_quling rx_data_estimation(1:num_carriers,:);rx_data_psk reshape(rx_data_quling,[],1);
% scatterplot(rx_data_psk);
%% 解扩
%% QPSK解调demodulation_datapskdemod(rx_data_psk,M,pi/M); De_data1 reshape(demodulation_data,[],1);De_data2 de2bi(De_data1);De_Bit reshape(De_data2,1,[]);
%% 解交织rx_data_jiejiaozi matdeintrlv(De_Bit, log2(M), length(De_Bit) / log2(M));
%% 信道译码维特比译码rx_data_deco vitdec(rx_data_jiejiaozi,trellis,tblen,trunc,hard); %硬判决
%% 计算误码率
[~, ber] biterr(rx_data_deco(1:length(data_sourcebit)),data_sourcebit);%译码后的误码率
Ber(jj)Ber(jj)ber;end
Ber(jj)Ber(jj)/sta_num;
fprintf(SNR %d dB, ber %.5f \n,SNR(jj),Ber(jj));
end
figure(3);
signal rx_channel;
subplot(311);
plot(real(signal));
subplot(312);
plot(imag(signal));
subplot(313);
fft_yabs(fft(signal,q*num_fft));
fft_xfs*((1:(q*num_fft))/(q*num_fft)-1/2);
plot(fft_x,20*log10(fftshift(fft_y./max(fft_y))));
figure(4);
% semilogy(SNR,Ber2,b-s);
% hold on;
semilogy(SNR,Ber,r-o);
hold on;
xlabel(SNR);
ylabel(BER);
title(ETU300叠加AWGN信道下误比特率曲线);toc;第 36 行计算 num_bit 时乘以 log2(M) 是为了考虑调制方式对传输数据的影响。 在 OFDM 系统中每个子载波上可以传输多个比特通常使用调制方式将多个比特映射到一个符号上进行传输。调制方式可以是 QPSK、16-QAM、64-QAM等。在计算 num_bit 时乘以 log2(M) 可以得到需要传输的总比特数。这是因为在 OFDM 系统中每个 OFDM 符号的数据部分由多个子载波组成每个子载波上都传输一定数量的比特因此需要考虑每个符号上的比特数和调制方式的关系。 第 82 行使用 rcosdesign 函数设计了一个根号升余弦滤波器。该函数的输入参数为滚降系数0.4、滤波器的长度4以及滤波器的归一化截止频率fs/B_jidai其中 fs 为数字系统的采样率B_jidai 为基带带宽。这个滤波器的作用是在信号传输过程中对信号进行滤波以限制频带内的能量并控制信号的带内和带外衰减。第 83 行使用 upsample 函数对输入的信号 data_total 进行上采样。上采样是将信号的采样率提高即在信号中插入更多的零值样本以增加信号的频带范围。上采样的倍数为 fs/B_jidai其中 fs 为数字系统的采样率B_jidai 为基带带宽。第 84 行使用 conv 函数对上采样后的信号 data_upsam 和滤波器的脉冲响应 sendfir 进行卷积运算。卷积运算的结果是将信号通过滤波器得到经过滤波的信号。same 参数表示输出的卷积结果与输入信号的长度相同。第 94 行计算频域的横坐标即频率。fs 是采样率(1:(q*num_fft))/(q*num_fft)-1/2 生成一个从 -0.5 到 0.5 的等间隔序列并乘以采样率 fs 得到真实的频率值。第 95 行在当前子图中绘制频谱图。fftshift 函数将频域数据进行移位使得 0 频率位于图形中心。./max(fft_y) 将 FFT 结果进行归一化处理使得最大值为 1。20*log10 将幅度转换为以分贝为单位的对数尺度。绘制出的图形将显示信号的频域特性。第 107-108 行这两行代码实现了接收端的信号处理。首先通过卷积运算将接收到的信号与发送端的滤波器的脉冲响应进行反脉冲成型恢复出发送信号的波形。然后通过采样操作从反脉冲成型后的信号中提取出每个采样点的样本以便后续的信号解调和处理。提取后的样本保存在 rx_data2 变量中。 第 107 行使用 conv 函数将接收到的信号 rx_channel 与发送端的滤波器的脉冲响应 sendfir 进行卷积运算。卷积的结果是对接收信号进行反脉冲成型即恢复出发送信号经过信道传输后的波形。same 参数表示输出的卷积结果与输入信号的长度相同。 第 110 行将接收到的连续信号按照每个子载波的长度包括循环前缀进行分组重新排列为一个矩阵。矩阵的每一列对应于一个子载波的信号样本行数则表示每个子载波上进行FFT的点数加上循环前缀的长度。这样做的目的是为了后续对每个子载波进行 FFT 处理以提取频域信息。
2、程序流程
程序流程思维导图文末资源自取。
3、仿真结果
①、打印信息
simulation start
SNR -4 dB, ber 0.45980
SNR -3 dB, ber 0.45087
SNR -2 dB, ber 0.42770
SNR -1 dB, ber 0.41361
SNR 0 dB, ber 0.38854
SNR 1 dB, ber 0.37098
SNR 2 dB, ber 0.34956
SNR 3 dB, ber 0.32510
SNR 4 dB, ber 0.30745
SNR 5 dB, ber 0.28106
SNR 6 dB, ber 0.25711
SNR 7 dB, ber 0.24377
SNR 8 dB, ber 0.22386
SNR 9 dB, ber 0.21781
SNR 10 dB, ber 0.21100
SNR 11 dB, ber 0.20307
SNR 12 dB, ber 0.18618
SNR 13 dB, ber 0.19459
SNR 14 dB, ber 0.16919
SNR 15 dB, ber 0.16418
SNR 16 dB, ber 0.16908
SNR 17 dB, ber 0.15683
SNR 18 dB, ber 0.15314
SNR 19 dB, ber 0.15960
SNR 20 dB, ber 0.14756
SNR 21 dB, ber 0.17572
SNR 22 dB, ber 0.16144
SNR 23 dB, ber 0.14231
SNR 24 dB, ber 0.15244
SNR 25 dB, ber 0.15856
时间已过 29.591768 秒。③、8PSK 星座图 ②、脉冲成型图 从上到下依次为脉冲成型后待发送的实部图、虚部图和频谱图
③、ETU300登加AWGN信道下误比特率曲线 四、资源自取
OFDM通信连路仿真学习
本文参考 matlab-ofdm通信链路仿真 我的qq2442391036欢迎交流
