802. 16 WiMAX 物理层模型实现与分析MATLAB - 0412

摘 要

摘 要

WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接。随着4G网络、移动互联网和物联网等高新技术的飞速发展，作为其中重要支撑的WIMAX技术也发挥着巨大的推动作用。而LDPC码和OFDM作为WIMAX中的核心关键技术，如何通过深入研究以求更好的发挥其优势，将是无线通信研究领域需要重点研究讨论的热点。

本文首先就WIMAX物理层有关技术展开研究，对其中的OFDM技术原理、LDPC码原理、MIMO技术及WIMAX标准下的参数配置等深入学习研究，讨论了基于OFDM的WIMAX物理层仿真。根据系统框图中的加扰、级联编码、交织、符号映射、OFDM调制等各个部分，分别通过对每个部分进行模块化编程来实现。

针对WiMAX物理层基带仿真模型未采用SUI信道的问题，在理想同步情况下，综合考虑影响系统性能的各种因素，包括SUI信道、循环前缀(CP)长度、RS+CC编码和信道估计，运用Simulink对其进行评估。仿真结果表明。采用自适应调制编码或改变CP长度能平衡BER和数据速率。

关键字：WIMAX；物理层仿真；LDPC；OFDM；SUI信道

ABSTRACT

ABSTRACT

WIMAX is an emerging broadband wireless access technology which can provide high-speed Internet connection.With rapid development of the high-tech such as 4G network,mobile internet and the Internet of Things,WIMAX as one of the important support technology also plays a huge role in promoting.LDPC codes and OFDM as the core technology in WIMAX in order to deeply study and fully exert its advantage,which need to focus on discussion in Wireless Communication.

This paper focuses on some technologies related with the WiMAX Physical Layer,including the principle of OFDM technology,the principle of the LDPC codes and MIMO technology and configuration parameters based on WiMAX standard.We discussed the Performance of the OFDM System Based on WiMAX Physical Layer.The analysis accord to the diagram of the scrambling,

concatenated coding,interleaving,symbol mapping and OFDM modulation. through each section for carry out the modularization programming.

The baseband simulation model ofWiMAX PHY-Layer does not take SUI channel into consideration．Aiming at this problem and under the conditions of perfect synchronization,this paper considers the factors effects the system performance synthetically,including SUI channel，the length of Cyclic

Prefix(CP)，RS+CC encoding,channel estimation，and evaluates them based on Simulink。Simulation results show that by changing the length ofCP and using Adaptive Modulation and Coding(AMC)，the balance between BER and data rate Can be kept．

Key Words: World interopcmbility for Microwave Access(WiMAX)；PHY-layer simulation；LDPC；OFDM；SUI channe

目录

目 录

第1章 引言 ................................................................................................................. 1

1.1 选题背景 ............................................................................................................ 1

1.2 研究目标和意义 ................................................................................................ 1

1.3 研究思路 ............................................................................................................ 2

第2章 研究的理论基础 ............................................................................................. 3

2.1 WIMAX介绍 ...................................................................................................... 3

2.2 WIMAX物理层技术介绍 .................................................................................. 3

2.2.1 OFDM原理 ............................................................................................... 3

2.2.2 信道编码技术 .......................................................................................... 4

2.2.3 MIMO技术 ............................................................................................... 7

2.2.4 LDPC码介绍 ............................................................................................ 7

第3章 WiMAX物理层的仿真模块建立 .................................................................. 9

3.1 WiMAX系统仿真平台的结构 .......................................................................... 9

3.2 WiMAX基带仿真模型 ...................................................................................... 9

3.3 WiMAX基带仿真模型的Simulink实现 ........................................................ 11

3.3.1 发送端模型 ............................................................................................. 11

3.3.2 接收端模型 ............................................................................................ 12

第4章 系统仿真结果分析对比 ............................................................................... 14

4.1 信道编码部分程序的仿真及分析 .................................................................. 14

4.2 WiMAX系统平台的仿真及分析 .................................................................... 15

4.3 不同CP长度对系统性能的影响 ................................................................... 16

4.4 调制方式和编码速率对系统性能的影晌 ...................................................... 17

4.5 LS信道估计下不同插值算法对系统性能的影响 ......................................... 17

第5章 总结 ............................................................................................................... 20

参考文献 ........................................................................................................................ 21

致谢 ................................................................................................................................ 23

第1章 引言

第1章 引言

1.1 选题背景

WiMAX，即全球微波互联接入（worldwide interoperability for microwave access）的缩写，是一种新的无线宽带接入技术，支持数据和volp综合业务接入功能，是无线局域网技术的一种，其技术标准是IEEE802.16，它是基于ip技术的，能支持非视距传播 [1]。

WiMAX技术保证了固网和移动用户几乎任何地点的宽带连接服务。2006年韩国电信在其首都首尔开发部署了2.3GHz标准的移动WiMAX服务，用来提供高质量的数据与视频服务。自2006年基于802.16e标准移动WiMAX技术发布了1.0版本之后，各项核心技术在不断完善[2]。该技术重要的工作放在了物理层技术、介质访问控制（MAC）子层、Qos性能和网络结构特点几个方面。物理层的特点主要是WiMAX具有灵活的带宽和频段的分配方案，这可以有效的利用频谱资源。WiMAX采用了OFDM、分集发送接收、自适应调制等多种先进技术，这就保证了在城域网高效可靠的用户通信，在可靠性编码方面也有多种灵活的选取方式，如卷积码级联RS码、Turbo编码、LDPC编码等，并支持多种调试方式如单个载波（SC）、OFDM(256点)、OFDMA（2048点），对于不同通信环境可有多种选择，物理层对信道抗干扰能力的差异也可相应改变调制、纠错编码、功率电平参数，保证较好的传输质量。介质访问控制（MAC）子层主要是根据Qos要求和业务需求对连接的带宽频段进行调制，来保证语音和视频等业务的服务质量，同时较好的控制信道误码与丢包的发生[3]。

1.2 研究目标和意义

对于WiMAX的应用，根据环境的不同，是灵活多变的，如固定式的楼宇接入和高层家庭接入，可以采用16d或16e的标准，家庭内接入和终端接入，属于游牧式的，也没有采用16d/16e标准，对于热衷旅行和简单移动的人们来说，使用WiMAX也是极其方便的，可以采用16e的标准。由于WiMAX具有标准化、成本低，数据传输率更高，非视觉传输，部署灵活，传输距离远等特点，作为一种新

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