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MIMO-OFDM通信系统仿真报告.docx
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目录
目录 ................................................................................................i
摘要:..........................................................................................1
1,系统总论..............................................................................1
2,OFDM 调制和解调............................................................2
3,循坏前缀
..............................................................................4
4,信道估计
..............................................................................6
5,OFDM 误码率分析
............................................................8
6,总结与感想
..........................................................................9
7,主要程序附录...................................................................10
.
.
MIMO-OFDM 通信系统仿真
摘要
MIMO-OFDM 是第四代通信系统中的核心技术,是结合 OFDM 和 MIMO 而得到的一种新技
术。OFDM(正交频分复用技术)的核心能力就是将信道分成许多正交子信道,在每个子信
道上进行窄带调制和传输,这样既减少了子信道之间的相互干扰,同时又提高了频率利用率。
其实,就是指 OFDM 的抗多径衰落的能力。MIMO(多输入多输出)技术是目前最常见的
无线技术之一,最早是由 Marconi 于 1908 年提出的,利用多天线来抑制信道衰落。本文的
主要容是涉及 MIMO 和 OFDM 的部分,讨论了它是实现原理和在瑞利信道中的 MATLAB 仿
真效果。最后,给出了同时存在加性高斯白噪声下的误码率随着信噪比变化的仿真曲线。
关键词:MIMO-OFDM,瑞利信道,QPSK 调制,信道估计,MATLAB 仿真。
1,系统总论
下图给出的是整个 MIMO-OFDM 通信系统的流程图:
信源
比特流
QPSK 调制
MIMO-OFDM
瑞利信道
AWGN
解MIMO-
OFDM
信宿
解QPSK
信道估计
图 1,系统总体流程图
从图中可以看到,这个通信系统大概包括信源编码、比特流形成、QPSK 调制、MIMO-OFDM
信号形成、瑞利信道和加性高斯白噪声、解MIMO-OFDM 信号、解 QPSK 调制、信宿解码。
其源编码部分主要是把信源要发送的字符串转换成ASCII 码,比如我们要发送字符串'Hello',
则其对应输出为‘0100100001100101011011000110110001101111’。QPSK 和解 QPSK 部分是
两个对应的模块,QPSK 又叫 4QAM 它是信号星座调制中一种最简单的形式。QPSK 调制后
一个符号可以携带 2 个比特的信息,频带利用率可以将近提高 1 倍。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和
接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。它能充
分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,
.
.
可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上 OFDM 是
MCM(Multi Carrier Modulation),多载波调制的一种。
瑞利衰落信道(Rayleigh fading channel)是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模
型假设信号通过无线信道之后,其信号幅度是随机的,即衰落。并且其包络服从瑞利分布。
这一信道模型能够描述有电离层和对流层反射的短波信道,以及建筑无密集的城市环境。瑞
利信道只适用于从发射机到接收机不存在直射信号(LoS, Line of Sight )的情况,否则应使
用莱斯衰落信道模型作为信道模型。
信道估计,所谓信道估计,就是从接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的
过程。如果信道是线性的话,那么信道估计就是对系统冲激响应进行估计。需强调的是信道
估计是信道对输入信号影响的一种数学表示,而"好"的信道估计则是使得某种估计误差最小
化的估计算法。至于具体的实现将在下面的章节具体分析。
系统的其他部分是误码率的计算和信源解码,这部分不是本文的重点所以这里也不多做
介绍。最后,整个系统的流程框图都介绍了一下,对于整个通信系统的仿真图和实验所需的
主要代码将在后面给出。
2,OFDM 调制和解调
OFDM 发射机将信息比特流映射成一个 PSK 或 QAM 符号序列,之后将符号序列转换成
X [k] 表示在第
N 个并行符号流。每 N 个经过串、并转换的符号被不同的子载波调制。令
t
l 0,1,2
……,,
k 0,1,2,3……,N 1 。由于
k
l
个子载波上的第 个发送符号,
NT ,它是单个 OFDM 符号的持续时间T
串、并转换,N 个符号的传输时间扩展为
,
s
sym
T NT
(t)
。令
表示在第 个子载波上的第 个 OFDM 信号:
k
l
即
sym
s
l,k
j 2
f
k
(t lT
)
sym ,0 t T
(t)
l ,k
e
sym
(1)
(2)
0, 其他。
时间连续的通频带和基带信号可以分别表示为:
1
N1
x (t) Re
X [k] (t)
T
sym
l
l
l,k
l0 k0
和
N 1
x (t)
l
X [k]e
l
j2 f (t lT
)
(3)
k
sym
l0 k0
t lT nT ,T T / N, f k /T ,
在时刻
对式(2),(3)中间连续的基带OFDM 信
sym
s
s
sym
k
sym
号进行采样,可以得到相应的离散时间的 OFDM 符号:
x [n] X [k]e
j2 ln/N
,n 0,1,2,3
……,N-1
(4)
l
l
可以证明式(4)是 PSK 或 QAM 数据符号 X [k]
N
1
的 N 点 IDFT,并且利用 IFFT 算
l
k 0
法可以进行有效的计算。
.
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