基于Simulink的QAM-WIMAX通信系统建模与仿真

1.算法概述

全球微波接入互操作性（World Interoperability for Microwave Access，WiMAX），WiMAX的另一个名字是802.16。

IEEE802.16标准，又称WiMAX，或广带无线接入(Broadband Wireless Access，BWA)标准。它是一项无线城域网(WMAN)技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。它用于将802.11a无线接入热点连接到互联网，也可连结公司与家庭等环境至有线骨干线路。它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。

OFDM与OFDMA

OFDM技术的基本思想是将信道的可用带宽划分成若干相互正交的子载波，在每个子载波上独立进行数据传输，从而实现对高速串行数据流的低速并行传输。它由传统的频分复用(FDM)技术演变而来，区别在于OFDM是通过DFT(离散傅立叶变换)和IDFT而不是传统的带通滤波器来实现子载波之间的分割。各子载波可以部分重叠，但仍然保持正交性，因而大大提高了系统的频谱利用率。此外，数据的低速并行传输增强了OFDM抵抗多径干扰和频率选择性衰落的能力。在OFDM技术的基础上结合频分多址(FDMA)，将信道带宽内可用的子载波资源分配给不同的用户使用，就是OFDMA。

多天线技术

多天线技术在不增加系统带宽的情况下可以成倍地提升信道容量，从而实现更高的数据传输速率和更大的覆盖范围，或改善信号传输质量。802.16标准支持的多天线技术包括多输入多输出和自适应天线系统两大类。

自适应调制编码

无线信道的时变和衰落特性决定了信道容量是一个时变的随机变量，要最大限度地利用信道容量，只有使发送速率也随之相应变化，也就是说编码调制方式应该具有自适应特性。自适应调制编码(AMC)技术就是根据信道条件动态调整编码和调制方式，以提高传输速率或系统吞吐量。基本方法是根据对信道质量的测量结果，在信道条件较好时使用高阶调制和高编码速率(例如64QAM，5/6码率)，以实现更高的峰值速率；而在信道条件较差时使用低阶调制和低编码速率(例如QPSK，1/2码率)，以保证传输性能。通过改变调制编码方式而不是发射功率来改善性能，还可以在很大程度上降低因发射功率提高而引入的额外干扰。

系统的基本机构如下所示：

OFDM调制：

OFDM解调：

其内部结构如下所示：

这个模块相当于OFDM调制的逆运算。

整个系统的结构如下所示：

2.仿真效果预览

matlab2007b仿真

3.MATLAB部分代码预览

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close all;
clear;
%运行simulink
sim('main.mdl');
%为了更好的分析数据，在M文件中进行数据分析
%发送信号
signal_TXs = signal_TX.signals.values;
%卷积信号
conv_TXs = conv_TX.signals.values;
%QAM信号
QAM_TXs = QAM_TX.signals.values;
%OFDM信号
OFDM_TXs = OFDM_TX.signals.values;
%OFDM信号
OFDM_RXs = OFDM_RX.signals.values;
%deOFDM信号
deOFDM_RXs = deOFDM_RX.signals.values;
%deQAM信号
deQAM_RXs = deQAM_RX.signals.values;
%卷积信号
viterbi_RXs = viterbi_RX.signals.values;
clear signal_TX conv_TX QAM_TX OFDM_TX OFDM_RX deOFDM_RX deQAM_RX viterbi_RX
figure
subplot(211),stairs(signal_TXs),axis([0,length(signal_TXs),0,1.4]);
title('发送信号');
subplot(212),stairs(conv_TXs)  ,axis([0,length(conv_TXs),0,1.4]) ;
title('发送信号的卷积编码信号');
%QAM,OFDM直接观察simulink产生的图片，更加的直观
figure
subplot(211),stairs(deQAM_RXs)  ,axis([0,length(deQAM_RXs),0,1.4])  
;title('QAM解调后的信号');
subplot(212),stairs(viterbi_RXs),axis([0,length(viterbi_RXs),0,1.4]);
title('维特比译码后的信号');
01_028_m

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