Этот пример показывает, как моделировать базовую систему связи, в которой сигнал сначала модулируется QPSK, а затем подвергается мультиплексированию с ортогональным частотным разделением. Затем сигнал пропускают через аддитивный канал белого гауссова шума перед демультиплексированием и демодуляцией. Наконец, вычисляется количество битовых ошибок. В примере показано использование системы MATLAB ® System objects™.
Задайте параметры моделирования.
M = 4; % Modulation alphabet k = log2(M); % Bits/symbol numSC = 128; % Number of OFDM subcarriers cpLen = 32; % OFDM cyclic prefix length maxBitErrors = 100; % Maximum number of bit errors maxNumBits = 1e7; % Maximum number of bits transmitted
Построение системных объектов, необходимых для моделирования: QPSK модулятор, QPSK демодулятор, OFDM модулятор, OFDM демодулятор, AWGN канал и калькулятор частоты ошибок. Для задания свойств объекта используйте пары «имя-значение».
Установите QPSK модулятор и демодулятор так, чтобы они принимали двоичные входы.
qpskMod = comm.QPSKModulator('BitInput',true); qpskDemod = comm.QPSKDemodulator('BitOutput',true);
Установите модулятор OFDM и пару демодуляторов в соответствии с параметрами моделирования.
ofdmMod = comm.OFDMModulator('FFTLength',numSC,'CyclicPrefixLength',cpLen); ofdmDemod = comm.OFDMDemodulator('FFTLength',numSC,'CyclicPrefixLength',cpLen);
Установите NoiseMethod свойство объекта канала AWGN для Variance и определить VarianceSource свойство, так что мощность шума может быть установлена из входного порта.
channel = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance', ... 'VarianceSource','Input port');
Установите ResetInputPort свойство для true для включения функции сброса калькулятора частоты ошибок во время моделирования.
errorRate = comm.ErrorRate('ResetInputPort',true);Используйте info функции ofdmMod цель - определить входные и выходные размеры модулятора OFDM.
ofdmDims = info(ofdmMod)
ofdmDims = struct with fields:
DataInputSize: [117 1]
OutputSize: [160 1]
Определение количества поднесущих данных из ofdmDims структурная переменная.
numDC = ofdmDims.DataInputSize(1)
numDC = 117
Определите размер кадра OFDM (в битах) из числа поднесущих данных и количества битов на символ.
frameSize = [k*numDC 1];
Установите вектор SNR на основе требуемого диапазона Eb/No, количества битов на символ и отношения количества поднесущих данных к общему количеству поднесущих.
EbNoVec = (0:10)'; snrVec = EbNoVec + 10*log10(k) + 10*log10(numDC/numSC);
Инициализируйте массивы статистики ошибок и BER.
berVec = zeros(length(EbNoVec),3); errorStats = zeros(1,3);
Смоделировать канал связи в диапазоне значений Eb/No. Для каждого значения Eb/No моделирование выполняется до maxBitErrors записаны или общее число переданных битов превышает maxNumBits.
for m = 1:length(EbNoVec) snr = snrVec(m); while errorStats(2) <= maxBitErrors && errorStats(3) <= maxNumBits dataIn = randi([0,1],frameSize); % Generate binary data qpskTx = qpskMod(dataIn); % Apply QPSK modulation txSig = ofdmMod(qpskTx); % Apply OFDM modulation powerDB = 10*log10(var(txSig)); % Calculate Tx signal power noiseVar = 10.^(0.1*(powerDB-snr)); % Calculate the noise variance rxSig = channel(txSig,noiseVar); % Pass the signal through a noisy channel qpskRx = ofdmDemod(rxSig); % Apply OFDM demodulation dataOut = qpskDemod(qpskRx); % Apply QPSK demodulation errorStats = errorRate(dataIn,dataOut,0); % Collect error statistics end berVec(m,:) = errorStats; % Save BER data errorStats = errorRate(dataIn,dataOut,1); % Reset the error rate calculator end
Используйте berawgn определение теоретической BER для системы QPSK.
berTheory = berawgn(EbNoVec,'psk',M,'nondiff');
Постройте график теоретических и смоделированных данных на одном графике для сравнения результатов.
figure semilogy(EbNoVec,berVec(:,1),'*') hold on semilogy(EbNoVec,berTheory) legend('Simulation','Theory','Location','Best') xlabel('Eb/No (dB)') ylabel('Bit Error Rate') grid on hold off
Обратите внимание, что между смоделированными и теоретическими данными существует хорошее согласие.