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MIMO-OFDM通信系统仿真报

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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。本文的主要内容是涉及 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：

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。

其中信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 0 1 00100001100101011011000 1

101100011011 11 ’ 。 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 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

表示在第个子载波上的第个发送符号，

。由于串、并转换， N 个符号的传输时间扩展为

，它是单个 OFDM 符号的持续时间，即。令

表示在第个子载波上的第个 OFDM 信号：

（ 1 ）

时间连续的通频带和基带信号可以分别表示为：

（ 2 ）

和

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qq_41388568

2020-06-26

百度文库中看讲过以为会给出详细的代码，结果连代码都没有

科比来临

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