【信道估计】基于matlab的Pedestrian-A 和AWGN信道BER仿真

文章介绍了如何在Matlab中进行Pedestrian-A和AWGN信道的误码率仿真,涉及通信系统参数设置、信号调制解调、信道模型(如RayleighChannel)及误码率计算。代码示例展示了仿真过程,包括建立PA信道、滤波器和AWGN信道的步骤。

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⛄ 内容介绍

要进行Pedestrian-A和AWGN信道的误码率(BER)仿真,可以按照以下步骤进行:

  1. 确定通信系统参数:

    • 定义Pedestrian-A信道和AWGN信道的特性和参数。

    • Pedestrian-A信道模型中的参数包括路径损耗、多径衰落和延迟等。

    • AWGN信道的参数包括信噪比(SNR)或信号能量与噪声能量之比。

  2. 生成发送信号:

    • 构建发送信号,例如生成要传输的二进制数据流,并对其进行编码和调制。

    • 可以使用调制方法如二进制相移键控(BPSK),四相移键控(QPSK)等。

  3. 对发送信号添加信道影响:

    • 对发送信号应用Pedestrian-A信道模型和AWGN信。

    • 对Pedestrian-A落模型进行多径信道的模拟。

    • 对AWGN信道,根据所设定的信噪比,将高斯噪声加到信号上。

  4. 接收信号处理:

    • 对接收到的信号进行解调和解码,得到接收到的二进制数据流。

  5. 计算误码率:

    • 将接收到的二进制数据与原始数据进行比较,计算误码率。

    • 误码率可以通过统计错误比特的数量,并除以总传输比特数来得到。

  6. 重复个所选的信噪比或参数点,在多次仿真中重复执行以上步骤,以获得更准确的BER结果。

⛄ 运行结果

⛄ 部分代码

%******Pedestrian-A 信道BER仿真********%

clc

clear all

%% 参数设置

N=128;     %子载波数目

M=5;       %每个子载波里的字符号数目

qam_M=64;     %QAM调制阶数

psk_M=4;      %PSK调制阶数

mod_M=[qam_M psk_M];

g_ori=zeros(2,M*N+1);

g_ori_final=zeros(2,M*N);

B_all=zeros(2*M*N,2*M*N);

B=mat2cell(B_all,[M*N,M*N],2*M*N);

%% 建立PA信道

ts=1/640;

fd=8.3*2/3.8;

tau=[0 200 800 1200 2300 3700]*10^(-9);

pdb=[0 -0.9 -4.9 -8.0 -7.8 -23.9];

chan=comm.RayleighChannel('SampleRate',1/ts, ...

    'PathDelays',tau, ...

      'AveragePathGains',pdb, ...

         'MaximumDopplerShift',fd);

%%

%% 建立滤波器

beta=[0.5 0.9];       % 滚降系数

for ig=1:2

⛄ 参考文献

[1] 胡宏林,薛磊,王可人.在AWGN信道下星形MQAM的BER性能的研究[J].无线通信技术, 2001, 10(2):4.DOI:10.3969/j.issn.1003-8329.2001.02.005.

[2] 马飞.基于AWGN信道的Turbo码与SCCC的性能仿真与分析[J].微计算机信息, 2006(05S):4.DOI:10.3969/j.issn.1008-0570.2006.13.111.

[3] 樊婷婷,杨维,许昌龙.基于Polar码的BICM系统在AWGN信道中的性能[J].东南大学学报:自然科学版, 2016, 46(1):5.DOI:10.3969/j.issn.1001-0505.2016.01.004.

[4] 任文超,姜军.AWGN信道中一种改进OFDM系统信道估计算法[J].  2013.

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为了全面评估OFDM系统的设计性能,本文在MATLAB平台上进行了系统性仿真仿真参数严格遵循典型无线通信场景设置:子载波配置采用64点FFT架构,其中52个子载波承载有效数据载荷,4个子载波周期性插入导频序列用于信道估计,剩余8个子载波作为直流保护带频谱边缘隔离区,该配置符合IEEE 802.11a标准的子载波分配规范;循环前缀长度设定为16个采样点,相当于有效符号长度(64采样点)的25%,该比例既能有效消除多径引起的符号间干扰(ISI)载波间干扰(ICI),又与LTE标准中常规循环前缀配置兼容;系统采用15.36 MHz采样频率,精确匹配LTE物理层基带处理要求,确保时频域信号转换的数值精度;调制环节选用QPSK星座映射方案,相较于高阶调制(如16QAM)可在低信噪比条件下保持更优的误码性能,特别适用于移动通信中常见的时变信道环境;信道仿真参数包含加性高斯白噪声(AWGN时变多径瑞利衰落联合作用,其中SNR测试范围0-20 dB分三个阶段考察:0-8 dB模拟深度衰落场景,重点验证系统抗噪门限;8-15 dB对应中等信道条件,评估信道估计精度;15-20 dB测试理想信道下的理论性能极限。多径模型具体配置为3条可分辨传播路径,最大时延扩展200ns,RMS时延扩展100ns,该参数设置可有效模拟典型城市微蜂窝环境的时域弥散特性,特别强调对接收端同步算法均衡器性能的测试验证。 本系统的核心参数设计基于 64 点 FFT/IFFT,将子载波总数Nsub 设为 64,其中 52 个子载波用于数据传输,4 个子载波用于导频插入,其余 8 个子载波用于直流分量与边缘保 护。循环前缀(CP)长度Ncp 取 16,约占有效符号长度的 25%,可在最大多径时延不超过符号 时长的情况下充分抑制符号间干扰(IS)。米样频率Fs 设置为 15.36 MHz,对应 LTE 标准的 基带采样频率,使系统易于与实际通信标准对接;符号周期Ts = Nsub /Fs ≈ 66.7 μs,含 CP 后符号周期约为 80 μs,为系统吞吐量时延评估提供可靠基准。调制方式选用 4 阶正交相 移键控 (QPSK),兼顾了较高频谱效率对低信噪比环境的鲁棒性。 在参数设置过程中,需 在频谱效率、系统复杂度与信道鲁棒性之间进行权衡。子载波数增多可获得更细的频域分 辨率更低的子载波间干扰,但 FFT/IFFT 的计算量随之加大,增加硬件资源占用与处理 时延;CP 过长虽能增强抗多径能力,却会降低有效数据吞吐率 。因此, 选取 64+16 的组 合在误码性能与频谱利用率上达到较优平衡。此外, 导频子载波的间隔及周期可根据信道 时变特性动态调整,以提升导频插值的精度,降低均衡误差;仿真中 SNR 范围设为 0-20 dB,覆盖弱信号与良好信道两类典型场景,确保 BER 曲线对系统性能进行全面评估。这个表格重新组织了原文中的参数信息,使其更加清晰易于理解。每个参数都有明确的类别、符号、名称、值描述,方便读者查阅理解。 表 4.1 系统参数 参数类别 符号 参数名称 参数值 描述 子载波配置 N_sub 子载波总数 64 子载波总数 N_data 有效子载波数 52 承载有效数据的子载波数量 N_pilot 导频子载波数 4 用于信道估计的子载波数量 N_cp 循环前缀长度 16 循环前缀的长度 采样频率 Fs 采样频率 15.36e6 Hz 系统采样频率 信噪比范围 SNR_range 信噪比范围 0:2:20 dB 信噪比测试范围 OFDM符号数量 N_sym OFDM符号数量 1000 用于仿真的OFDM符号数量 调制方式 Modulation 调制方式 QPSK 调制方式 信道模型 Channel 信道模型 Rayleigh Fading 多径瑞利衰落信道 Doppler Shift 多普勒频移 50 Hz 最大多普勒频移 Path Delays 路径时延 [0 0.5 1.2] μs 多径时延参数 Average Path Gains 平均路径增益 [0 -3 -6] dB 平均路径增益参数 误码率 BER 误码率 计算得出 误码率性能指标 频谱效率 Spectral Efficiency 频谱效率 计算得出 比特每秒每赫兹 峰均功率比 PAPR 峰均功率比 计算得出 dB 给出MATLAB运行代码
11-03
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