OFDM同步

实现

这个例子描述了MATLAB®OFDM同步的实现,基于IEEE 802.11标准(3]。

介绍

IEEE 802.11标准描述了OFDM调制信号的传输系统在地方和市区网络之间的信息交换。这个例子利用物理层的这个标准,特别是序言符号和OFDM网格结构。

这个例子的目的是:

初始化

可调发射机参数包括在每一帧的载荷信息,由数个OFDM符号和传输帧的数量。

消息=“多福多寿,从通信工具箱团队MathWorks !”;numFrames = 1 e2;%可调通道参数EbN0dB = 12;%信道噪声水平(dB)frequencyOffset = 1 e4;%频率偏移(赫兹)phaseOffset = 15;%相抵消(度)延迟= 80;%初始样本抵消整个数据流(样本)%显示恢复消息displayRecoveredMsg = false;%启用范围可视化useScopes = true;%检查MATLAB编码器许可证useCodegen = checkCodegenLicense;如果useCodegen流([”——MATLAB编码器许可。”,…发射机和接收机功能将被编译的,…“额外的模拟acceleration.。\ n”]);结束%默认情况下,发射机和接收机功能将被重新编译每次运行之间的%,这并不总是必要的。禁用接收机%编译,改变“compileIt”错误。compileIt = useCodegen;

——MATLAB编码器许可。发射机和接收机功能将为额外的模拟acceleration.——被编译

代码架构的系统

这个示例模型数字通信系统基于IEEE 802.11标准(3]。系统分为四个功能:generateOFDMSignal, applyOFDMChannel receiveOFDMSignal, calculateOFDMBER。

1)generateOFDMSignal:设置和调用一个OFDMTransmitter系统对象。对象将载荷信息转换为第一次相移键控调制的比特流,然后OFDM调制,最后按序言OFDM符号形成一个框架。发射机重复这个框架numFrames次了。

2)applyOFDMChannel:模型通道载波偏移量,定时偏移和加性高斯白噪声(AWGN)。

3)receiveOFDMSignal:设置和调用一个OFDMReceiver系统对象。接收机的一系列组件对象模型,包括定时恢复、载波频率恢复,信道均衡和解调。对象也可以配置为显示多个范围接收机形象化处理。OFDMReceiver对象是解码的输出比特流的检测到帧。

4)calculateOFDMBER:计算系统帧错误率(带)和比特误码率(BER)基于原始载荷消息在每一帧和OFDMReceiver系统对象的输出。

单个组件和算法的描述

发射机

OFDMTransmitter系统对象生成一个OFDM信号基于IEEE 802.11标准ASCII提供有效载荷。每个传输帧是由若干个OFDM符号,包括序言和数据符号。重复相同的帧由发射机基于提供的价值。框架填充填充OFDM网格在必要的时候。

通道

这个组件模拟无线传输的影响。它降低了传输信号的相位和频率偏移,发射机和接收机之间的延迟模仿信道延迟,和AWGN。的噪音水平AWGN在dB。

接收机

这OFDMReceiver系统对象恢复原来的传播消息有效负载。它分为四个主要操作在这个顺序:

1)定时恢复:该组件负责样品位置的确定一个给定的帧的开始。更具体地说,它使用一个已知的序言通过互相关在接收到的帧序列。阐述数据将包含一个特定峰值安排/间隔允许识别。序言本身的目的是产生这种时域中的特定形状。这种识别方法是基于1]。locatePreamble方法的对象,它负责这个操作,使用归一化最小峰高,所需的最小数量的山峰提供一个可能的序言匹配。

2)恢复载波频率:频率估计是通过在时域计算相位差之间的半长部分的802.11一个序言。然后这个相位差φ是转换频率偏移。这是一种常见的技术最初由Schmidl发表和考克斯(2]。相位测量假设的这个实现真正的抵消在π,或FFT频率本之一。对于本是802.11宽312.5 khz。

3)频域均衡:由于频率估计可以不准确,附加相位旋转将在副载波OFDM符号的存在。以及相位旋转,信道衰落也会影响接收信号。这些障碍都是由频域均衡器纠正。均衡器有两个阶段,利用序言和试验数据。首先,收到有效负载平衡的通过使用水龙头收到长产生的序言样本。然后飞行员副载波提取,内插的频率来提供一个完整的信道估计。接下来是负载平衡的使用这些飞行员的估计。

4)数据译码器:最后,OFDM副载波解调,然后相移键控解调成碎片,可以恢复原始的负载信息。

误码率计算

这个组件计算系统带和误码率基于原始载荷信息和解码比特流检测到帧的接收方。未检测到帧不计入计算。

恢复消息的显示

恢复消息的接收显示为每个检测到的帧。因为原始消息的长度不是发送到接收机,每一帧的填充比特也恢复到人物和显示。所以你可能会看到7无意义的字符在每个消息中恢复过来。

作用域

OFDM同步测试概述

再生一个大型数据向量为给定EbN0 generateOFDMSignal值的函数。这些数据然后通过applyOFDMChannel函数介绍几种常见通道障碍。最后的数据传递给接收者的复苏。receiveOFDMSignal函数通过处理数据帧的基础上进行操作。这个处理机制是自包含的性能优势当使用代码生成和代码简单。这个脚本在默认情况下生成的代码发射机和接收机功能;这是通过使用来实现的codegen命令MATLAB提供的编码器产品。的codegen命令将MATLAB函数一个c++静态或动态库,可执行文件,或一个墨西哥人文件,为加速生产代码执行。多次生成C代码运行速度比原来的MATLAB代码。

在操作过程中,接收机将显示一系列阴谋说明某些同步结果和对信号的影响。

%与MATLAB编译器编码器如果compileIt codegengenerateOFDMSignalarg游戏{coder.Constant(消息),coder.Constant (numFrames)}结束%产生传输信号如果useCodegen [txSig frameLen] = generateOFDMSignal_mex(消息,numFrames);其他的[txSig, frameLen] = generateOFDMSignal(消息,numFrames);结束%信号穿过通道rxSig = applyOFDMChannel (txSig EbN0dB,延迟,frequencyOffset phaseOffset);%与MATLAB编译接收机编码器如果compileIt codegenreceiveOFDMSignalarg游戏{rxSig, coder.Constant (frameLen) coder.Constant (displayRecoveredMsg) coder.Constant (useScopes)}结束%恢复信号如果useCodegen [decMsgInBits numFramesDetected] = receiveOFDMSignal_mex (rxSig, frameLen, displayRecoveredMsg useScopes);其他的[decMsgInBits, numFramesDetected] = receiveOFDMSignal (rxSig、frameLen displayRecoveredMsg, useScopes);结束%计算平均误码率(拿来,误码率)= calculateOFDMBER(消息、decMsgInBits numFramesDetected);流(' \ nAt EbNo = % 5.2身上,% d帧中检测到% d帧传输带= % = % f \ n ' f和误码率,…EbN0dB、numFramesDetected numFrames拿来,误码率);

代码生成成功。代码生成成功。EbNo = 12.00 db, 100帧中检测到100帧传输带= 0.010000 = 0.000098和误码率

总结

这个例子使用几个MATLAB系统对象来模拟数字通信与OFDM在AWGN信道。它显示了如何模型等部分的OFDM系统调制,频率估计,时机复苏和均衡。模拟也显示信息的操作同步算法通过一系列的阴谋。这个例子还利用代码生成,允许多次仿真运行速度比原来的MATLAB代码。

附录

本例中使用以下系统对象:

本例中使用以下辅助函数:

引用