信息科学与技术学院《无线通信链路仿真》课程设计报告
《无线通信链路仿真》
课程设计报告
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课程设计:
二零二三年 六月
信息科学与技术学院《无线通信链路仿真》课程设计报告
第 II 页
课程设计任务书
课程设计二:MIMO-OFDM 系统链路仿真
(1)设计 MIMO-OFDM 通信系统,搭建 MIMO-OFDM 通信系统链路仿
真平台,实现各个模块的功能;
(2)MIMO-OFDM 系统各模块的参数可配置;
(3)通过调整系统参数,仿真和分析不同编码码率、不同码块长度、不
同调制阶数、不同子载波间隔、不同天线数量条件下 MIMO-OFDM 系统
容量和误码率性能;
(4)根据规定要求完成课程设计报告。
详细要求:
(1)调制方式:BPSK、QPSK、16/64/256/1024 QAM(具体星座映射参
见 3GPP 38.211);
(2)系统带宽:支持 10MHz;
(3)信道模型:AWGN+Rayleigh 衰落信道;
(4)信道估计:假设理想信道估计;
(5)信道编译码:Polar 码或 LDPC 码(二选一);支持编码码率:1/3、
1/2、3/4;支持长、中、短码块长度。注:短码码块长度<1000;1000≤
中码码块长度<4000;4000≤长码码块长度≤8448,分别从长、中、短码
码块长度中任选一个码块长度即可;
( 6 ) OFDM 调 制 与 解 调 : CP-OFDM ; 支 持 子 载 波 间 隔 : 15KHz 、
30KHz;
(7)MIMO:支持天线数量为 2x2,4x4,8x8;实现分集的 Alamouti 空
时分组码和空间复用的 MIMO;
(8)信号检测算法:最大似然(ML)检测算法或破零(ZF)检测算法
或最小均方误差(MMSE)检测算法;
(9)非技术要求:重复率不高于 30%;字数不低于 3000 字。
加分项:
(1)实现基于导频的信道估计方案。
目 录
课程设计二:MIMO-OFDM 系统链路仿真 ...............................................................II
第 1 章 OFDM 介绍与原理....................................................................................................1
1.1 MIMO-OFDM 的发展背景......................................................................................1
1.2 MIMO-OFDM 的基本原理......................................................................................2
1.2.1 OFDM 的串并转换 ...............................................................................................3
1.2.2 OFDM 的调制与解调 ...........................................................................................3
1.2.3 OFDM 的 FFT/IFFT 实现 .....................................................................................4
1.2.4 OFDM 的时间保护间隔和循环前缀 ...................................................................4
1.2.5 OFDM 的信道估计 ...............................................................................................5
1.2.6 OFDM 的信道均衡 ...............................................................................................6
1.2.7 LDPC 编码.............................................................................................................6
1.2.8 MIMO ...................................................................................................................7
1.3 OFDM 的特点 ........................................................................................................11
1.3.1 OFDM 的优点 .....................................................................................................11
1.3.2 OFDM 的缺点 .....................................................................................................12
第 2 章 OFDM 通信系统设计..............................................................................................13
2.1 OFDM 系统的整体框图 ........................................................................................13
2.2 OFDM 模块参数介绍 ............................................................................................13
2.2.1 设置 OFDM 参数 ................................................................................................13
2.2.2 准备数据..............................................................................................................14
2.2.3 LDPC 编/解码+MIMO ........................................................................................14
2.2.4 调制(解调)......................................................................................................14
2.2.5 加信道..................................................................................................................15
2.2.6 误码率统计..........................................................................................................15
2.2.7 星座图绘画..........................................................................................................15
2.2.8 其他......................................................................................................................15
第 3 章 OFDM 通信系统仿真..............................................................................................16
3.1 设置 OFDM 参数 ...................................................................................................16
3.2 发送数据.................................................................................................................16
3.3 调制部分.................................................................................................................16
3.4 插入导频.................................................................................................................16
3.5 IFFT+CP .................................................................................................................16
3.6 并串转换.................................................................................................................17
3.7 加信道.....................................................................................................................17
3.8 并串转换.................................................................................................................17
3.9 去 CP+FFT..............................................................................................................17
3.10 信道估计...............................................................................................................18
3.11 信道均衡...............................................................................................................18
3.12 解调.......................................................................................................................18
3.13 LDPC 编/解码.......................................................................................................18
3.14 MIMO ...................................................................................................................18
3.15 误码率分析...........................................................................................................18
3.16 星座图绘画模块...................................................................................................19
3.17 仿真运行场景截图...............................................................................................20
第 4 章 OFDM 通信系统仿真结果与分析..........................................................................21
4.1 星座图.....................................................................................................................21
4.1.1 QPSK 星座图.......................................................................................................21
4.1.2 64QAM 星座图....................................................................................................22
4.1.3 1024QAM 星座图................................................................................................23
4.1.4 分析......................................................................................................................23
4.2 不同信道发送数据比较.........................................................................................24
4.2.1 AWGN 信道 ........................................................................................................24
4.2.2 瑞丽信道..............................................................................................................24
4.2.3 分析......................................................................................................................25
4.3 不同调制方式误码率比较.....................................................................................25
4.3.1 AWGN 信道 ........................................................................................................25
4.3.2 AWGN 信道分析 ................................................................................................25
4.3.3 瑞丽信道..............................................................................................................26
4.3.4 瑞丽信道分析......................................................................................................26
4.4 不同码块长度误码率比较.....................................................................................26
4.4.1 码块长度为 8.......................................................................................................26
4.4.2 码块长度为 16.....................................................................................................27
4.4.3 码块长度为 24.....................................................................................................27
4.4.4 分析......................................................................................................................27
4.5 不同编码率误码率比较.........................................................................................28
4.5.1 编码率比较图......................................................................................................28
4.5.2 分析......................................................................................................................28
4.6 不同子载波间隔误码率比较(由 FFT 点数来显示) ........................................28
4.6.1 FFT 点数为 128 ...................................................................................................28
4.6.2 FFT 点数为 256 ...................................................................................................29
4.6.3 FFT 点数为 512 ...................................................................................................29
4.6.4 分析......................................................................................................................29
4.7 不同天线数量误码率比较.....................................................................................30
4.7.1 天线数量比较图..................................................................................................30
4.7.2 分析......................................................................................................................30
4.8 系统容量比较.........................................................................................................30
4.8.1 系统容量比较图..................................................................................................30
4.8.2 分析......................................................................................................................31
结 论......................................................................................................................................32
参考文献...............................................................................................................................33