QPSK и OFDM с системными объектами MATLAB
Этот пример показов, как симулировать основную систему связи, в которой сигнал сначала модулируется QPSK, а затем подвергается ортогональной частоте Деления мультиплексированию. Затем сигнал передается через аддитивный канал белого Гауссова шума перед демультиплексированием и демодуляцией. Наконец, количество битовых ошибок вычисляется. В примере показано использование MATLAB ® System objects™.
Установите параметры симуляции.
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
Создайте Системные объекты, необходимые для симуляции: QPSK модулятор, QPSK демодулятор, OFDM модулятор, OFDM демодулятор, канал AWGN и калькулятор частоты ошибок. Используйте пары "имя-значение", чтобы задать свойства объекта.
Установите модулятор QPSK и демодулятор так, чтобы они приняли двоичные входы.
qpskMod = comm.QPSKModulator('BitInput',true); qpskDemod = comm.QPSKDemodulator('BitOutput',true);
Установите пару модулятора OFDM и демодулятора согласно параметрам симуляции.
ofdmMod = comm.OFDMModulator('FFTLength',numSC,'CyclicPrefixLength',cpLen); ofdmDemod = comm.OFDMDemodulator('FFTLength',numSC,'CyclicPrefixLength',cpLen);
Установите NoiseMethod свойство объекта канала AWGN, чтобы Variance и определите VarianceSource свойство, чтобы степень шума могла быть установлен из порта входа.
channel = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance', ... 'VarianceSource','Input port');
Установите ResetInputPort свойство к true чтобы включить сброс калькулятора частоты ошибок во время симуляции.
errorRate = comm.ErrorRate('ResetInputPort',true);Используйте info функция ofdmMod объект для определения входа и выходных размерностей модулятора OFDM.
ofdmDims = info(ofdmMod)
ofdmDims = struct with fields:
DataInputSize: [117 1]
OutputSize: [160 1]
Определите количество поднесущих данных от ofdmDims структурная переменная.
numDC = ofdmDims.DataInputSize(1)
numDC = 117
Определите формат кадра OFDM (в битах) из количества поднесущих данных и количества битов на символ.
frameSize = [k*numDC 1];
Установите вектор ОСШ на основе желаемой области значений Eb/No, количества бит на символ и отношения количества поднесущих данных к общему количеству поднесущих.
EbNoVec = (0:10)'; snrVec = EbNoVec + 10*log10(k) + 10*log10(numDC/numSC);
Инициализируйте BER и массивы статистики ошибок.
berVec = zeros(length(EbNoVec),3); errorStats = zeros(1,3);
Моделируйте ссылку связи в области значений значений Eb/No. Для каждого значения Eb/No симуляция выполняется до любого из них maxBitErrors регистрируются или общее количество переданных бит 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 функция для определения теоретического BER для системы QPSK.
berTheory = berawgn(EbNoVec,'psk',M,'nondiff');
Постройте график теоретических и моделируемых данных на том же графике, чтобы сравнить результаты.
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
Заметьте, что существует хорошее согласие между моделируемыми и теоретическими данными.