基于STBC的MIMO-OFDM通信链路matlab仿真

目录

1.链路结构

2.应用

3.部分程序

4.误码率仿真


       基于STBC(空时分组码)的MIMO-OFDM-QPSK通信链路是一种复杂的多天线通信系统,用于提高系统可靠性和数据传输速率。下面将详细介绍这个通信链路的各个方面,包括链路结构、各个模块的原理、公式以及性能评估。

1.链路结构

        通信链路包括发送端和接收端。发送端有多个发射天线,接收端有多个接收天线。以下是链路结构的简要描述:

 

 

  • 发送端:数据位 -> QPSK调制 -> OFDM调制 -> STBC编码 -> 循环前缀添加 -> 发射
  • 信道传输:加噪声和衰落
  • 接收端:接收 -> 去循环前缀 -> STBC解码 -> QPSK解调 -> 数据位

QPSK调制: QPSK是一种相位调制方式,将两个比特映射到一个QPSK符号上。QPSK调制的公式如下:

OFDM调制: OFDM将数据映射到多个子载波上,每个子载波都正交于其他子载波。OFDM符号的生成和解调包括离散傅里叶变换(DFT)等。OFDM调制的公式如下: 

STBC编码: 空时分组码编码将OFDM符号映射到多个发射天线上,以实现空分复用。STBC编码的一个示例是Alamouti编码,其中两个发射天线的数据在不同时间步中交错发送。

循环前缀: 循环前缀是为了抵消多径信道引起的符号间干扰,通过将OFDM符号的一部分复制到符号的前面。

信道传输: 信道传输包括将编码后的信号通过信道传输,通常包括加噪声和衰落等效应。

STBC解码: STBC解码算法用于在接收端解码接收到的信号,以重构从多个发射天线传输的数据。

QPSK解调: QPSK解调将接收到的QPSK符号映射回比特位,用于检测发送的数据。

2.应用

基于STBC的MIMO-OFDM-QPSK通信链路在许多无线通信领域都有广泛的应用。以下是一些应用领域的详细介绍:

  1. 无线局域网(WLAN):802.11n和802.11ac等WLAN标准采用了MIMO-OFDM技术,其中包括基于STBC的MIMO-OFDM-QPSK通信链路。这些标准允许在有限的频谱中实现更高的数据传输速率,提供更好的信号覆盖范围和抗干扰性能。

  2. 移动通信系统:4G LTE和5G移动通信系统使用了MIMO技术,其中也包括了STBC技术。通过在基站和终端设备之间使用多个天线,移动通信系统可以提供更稳定的信号连接,更高的数据传输速率和更好的覆盖范围。

  3. 卫星通信系统:卫星通信系统需要在不同的地理位置提供可靠的通信服务。基于STBC的MIMO-OFDM-QPSK通信链路可以通过多路径传播和信号衰落来提高卫星通信系统的信号质量,从而提供更好的通信连接。

  4. 宽带无线接入:在城市和农村地区,使用MIMO-OFDM技术可以提供宽带无线接入,使用户能够在不同的地方访问高速互联网连接。

  5. 智能交通系统:在智能交通系统中,车辆之间需要进行高速可靠的通信。基于STBC的MIMO-OFDM技术可以提供高效的车辆间通信,以提高交通流量管理和安全性。

  6. 无线传感器网络:在无线传感器网络中,节点之间需要进行能量有效的通信。MIMO-OFDM-QPSK技术可以在保持较低能量消耗的同时,提供高数据传输速率和更好的通信覆盖范围。

  7. 航空航天通信:在航空航天通信中,需要在恶劣的环境中提供可靠的通信连接。基于STBC的通信链路可以提供更好的信号鲁棒性,以应对大气层等因素的影响。

3.部分程序

        Rx_matrix      = reshape(Rx_tmps(1,:,ijt3),Len_all,Len_map+1); 
        Rx_matrix      = Rx_matrix(Len_cp+1:Len_all,:); 
        data_fft       = zeros(Len_ifft,Len_map+1); 
        data_fft       = fft(Rx_matrix); 
        data_fft2      = data_fft(carriers,:); 
        data_fft2_tmps = (data_fft2(:,2:Len_map+1)); 
        data_fft2_tmps = conj(data_fft2_tmps'); 
  
        data_fft2_tmps2= data_fft2(:,1); 
        Wk             = exp((-2*pi/N_subcarrier)*sqrt(-1)); 
        L              = 10; 
        p              = zeros(L*N_Tant,1); 
        for ijt6=1:N_Tant 
             for ijt7=0:L-1 
                 for ijt8=0:N_subcarrier-1 
                      p(ijt7+(ijt6-1)*L+1,1)=p(ijt7+(ijt6-1)*L+1,1)+data_fft2_tmps2(ijt8+1,1)*conj(Pn_symbols(ijt8+1,ijt6))*Wk^(-(ijt8*ijt7)); 
                 end  
             end 
         end     
         h=p/N_subcarrier; 
     
         H_buf=zeros(N_subcarrier,N_Tant); 
        for ijt4=1:N_Tant 
            for ijt8=0:N_subcarrier-1 
                for ijt7=0:L-1 
                    H_buf(ijt8+1,ijt4)=H_buf(ijt8+1,ijt4)+h(ijt7+(ijt4-1)*L+1,1)*Wk^(ijt8*ijt7); 
                end  
            end 
        end 
        H_buf = conj(H_buf'); 
 
        RRR=[]; 
        for ijt8=1:N_subcarrier 
            Y=data_fft2_tmps(:,ijt8); 
            H=H_buf(:,ijt8); 
            for ijt9=1:X_max 
                for ijt10=1:size(d3,2) 
                    if d3(ijt9,ijt10)~=0 
                        if d4(d3(ijt9,ijt10),ijt9)==0 
                            r_til(d3(ijt9,ijt10),:,ijt9)=Y(d3(ijt9,ijt10),:); 
                            a_til(d3(ijt9,ijt10),:,ijt9)=conj(H(d2(d3(ijt9,ijt10),ijt9),:)); 
                        else 
                            r_til(d3(ijt9,ijt10),:,ijt9)=conj(Y(d3(ijt9,ijt10),:)); 
                            a_til(d3(ijt9,ijt10),:,ijt9)=H(d2(d3(ijt9,ijt10),ijt9),:); 
                        end 
                    end 
                end 
            end 
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4.误码率仿真

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