基于simulink的WiMax通信系统仿真,包括RS编译码,卷积编译码,OFDM,输出星座图和频谱图

Posted 2023-04-29 51matlab

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于simulink的WiMax通信系统仿真,包括RS编译码,卷积编译码,OFDM,输出星座图和频谱图相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下：

2.算法涉及理论知识概要

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。

WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)即全球微波接入互操作性，是基于IEEE802.16标准的一项无线城域网接入技术，其信号传输半径可达50公里，基本上能覆盖到城郊。正是由于这种远距离传输特性，WiMAX将不仅仅是解决无线接入的技术，还能作为有线网络接入(Cable、DSL)的无线扩展，方便地实现边远地区的网络连接。由于成本较低，将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。一如当年对提高802.11使用率有很大功劳的Wi-Fi联盟，WiMAX也成立了论坛。WiMAX论坛2001年由众多无线通信设备/器件供应商发起组成，是一个非盈利性组织，以英特尔为首，目标是促进IEEE802.16标准规定的宽带无线网络的应用推广，提高大众对宽频潜力的认识，保证采用相同标准的不同厂家宽带无线接入设备之间的互通性，力促供应商解决设备兼容问题，借此加速WiMAX技术的使用率，让WiMAX技术成为业界使用IEEE802.16系列宽频无线设备的标准。WiMAX的优势实现更远的传输距离：WiMAX能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的。网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，这样就使得无线网络应用的范围大大扩展。更高速的宽带接入：WiMAX所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。优良的最后一公里网络接入服务：作为一种无线城域网技术，它可以将Wi-Fi热点连接到互联网，也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入。WiMAX可为50公里线性区域内提供服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。多媒体通信服务：由于WiMAX较之Wi-Fi具有更好的可扩展性和安全性，从而能够实现电信级的多媒体通信服务。基于上述优势，WiMAX将能给用户提供真正的无线宽带网络服务，甚至是移动通信服务。可以想象，实现WiMAX之后，用户将在很大程度上摆脱无线局域网“热点”的约束，从而实现更自由的移动网络服务。WiMAX的网络架构WiMAX网络架构的目标是基于IEEE-802.16和IETF协议，构建基于全IP的WiMAX端到端的网络架构，包含参考模型、参考点以及模块化的功能分解，满足可运营的固定/游牧/便携/简单移动/全移动模式下多种宽带应用场景的要求、满足不同等级QoS的各种现有业务的需求以及与现有的有线或无线网络互连互通。

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 。

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。

功率控制

802.16e规定在上行和下行链路中都要进行功率控制，以全面提升系统的性能。总的发射功率由固定部分和动态调整部分组成。

QoS保证机制

WiMAX是第一个提出在MAC层提供QoS保证的无线接入标准。众所周知，无线信道上多径、衰落等因素的影响会导致较高的误码率和丢包率，数据传输的可靠性和有效性难以得到保障。为满足高速多媒体业务对时延、带宽、丢失率等指标的更高要求，WiMAX的MAC层定义了一系列严格的QoS控制机制，可以在无线接入网部分为不同业务提供不同质量的服务。同时，这种服务是面向连接的。

切换

当移动用户站(MS)在运动中离开原BS的覆盖范围或者其他BS可以提供质量更好的服务时，需要执行切换(HO)流程。通过BS广播的网络拓扑消息，MS可以获得相邻小区的DCD/UCD信息。BS还能为MS分配扫描周期以对邻近的基站进行扫描和测距，评估其物理层信道质量，为可能进行的切换确定寻找潜在的目标BS。实际的切换流程可以由MS发起也可以由BS发起，该切换属于硬切换。此外，IEEE 802.16e定义了两种可选的切换模式：宏分集切换(MDHO)和快速BS切换(FBSS)。MDHO允许MS同时与多个BS通信，以获得分集增益，提高链路质量。在FBSS中，MS无需执行常规切换过程，就可以实现在一个BS集合中的任意两个BS间的快速切换 [4] 。