VBLAST-MC-CDMA系统自适应调制仿真分析.pdfVBLAST-MC-CDMA系统自适应调制

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详细说明：VBLAST-MC-CDMA系统自适应调制仿真分析pdf,VBLAST-MC-CDMA系统自适应调制仿真分析第22卷第2期 VoL 22 NO. 2 010年2月系统仿真学报 Feb.,2010 噪比的概率分布密度函数为p(y),则端利分布衰落信道下41用户数固定时系统的自适应调制瞬时信噪比的概率分布密度函数为: 假设系统的收发大线为2发5收,用户数固定为2,选 p(r)=exp(-y/y (2)择的请制方式有BPSK、QPSK和16QAM三种,其余仿頁参数如表1所示。系统需要的误码率门限设为103 则该自应制系统的半均误码率公式为: 表1仿真参数 PM()=B·.2P2()p()dy+24(y)p()dy+ 参数数值 4.B6()p()dy 系统带宽 I0MH 其屮,严为信道的平均信噪比,B为每符号承载的平均比子载波总数 512 子载波问隔 22.3214kHz 特数,可以根据式(4)由概率统训得到。每符号承载的平均比子载波上符号持续时间 44.8us 特数B与系统频谱效率n的关系为n=BR/W,W为系统保护可隔符号长度带宽,R3为符号速率。可见在一定符号速率下,每符号承 47.6us 单天线符号速率 336 1344 k Symbols/s 载的平均比特数B是频谱利用塞的直接反映单天线码片塞率 10.7563 Mchip/s B= P(r)c y +24 p(y)dy+4m p(r )dy 扩频码类型 Walsh-Hadamard 扩频增益自适应调制系统的性能与调制转换门限的设置有较大每符号采样速率 16 的关系。本文主要通过仿真的方法确定调制方式的转换门卷积码生成器 (171,133) 限。首先给定系统需要的误码率门限,再根据每种调制方编码速率译码深度式的误码率曲线确定调制方式的转换阈值。不同的通信业务需要的误码率门限不同,调制方式的转换阈值也不相图4给出了采用三种调制方式时,系统的平均误码率性能随信噪比变化的出线。从图4可以看出,系统的平均误码自适应调制系统模型率性能随着调制阶数的增加而逐渐恶化。满足系统所需要的误码率门限时,采用OPsK和16QAM调制需要的信噪比分自适应调制Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统模型如图3所别为14.5dB和18dB。根据上述仿真结果确定调制方式的转在发送端,数据首先经过卷积码编码,然后再进入调换门限如表2所示。制器陕射。此时可任选一种调制方式。调制后的数据经过 VBLAST-MC-CDMA(K=2,天线2发5收) Ⅴ BLAST编码、扩频、IFFT变换后加入保护间隔,由相应 e-BPSK 的天线发射出去。接收端进行相反的揀作得到原始二进制 A16QAM 数据流的估计值。其中,信道估计模块估计信道的状态信息用于VB3IAST检测和多用户检测,并将其反馈给发射端的调制器和接收端旳解调器。根捱这个反馈值,发射端决定下次传输采用何神调制方式,接牧端则选择相应的解调方式。卷积源下码编一调制 /BLAST 频变频保护 0121416 24 Eb/No/(dB) 图4采用不同调制方式时Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统误码率性能击合的←一信道估计信道表2调制方式约转换门限信喚比(d 选择釣调制方式同解以等6 14.5sy<18 保护译码和MUD 图5为平坦瑞利衰落信道屮,在表2设置的门限值下系图3 VBLAST-MC-CDMA系统自适应调制框图统自适应调制的仿真结果。最开始时系统采用BPSK调制: 4仿真和性能分析随着信道条件的转好,调制方式改为QPSK调制:一且信噪本节通过仿真,分析用户数固定和用户数变化两种情况比达到预先改定的信噪比门限值(18dB),系统就选拌下自适应调制 BLAST-MC-CDMA系统的性能。 L6QAM调制 460 C1994-2010ChinaAcadcmicJOurnalElcctronicPublishingHousc.Allrightsrcscrvcd.http://www.cnki.nct 第22卷第2期 VoL 22 No. 2 2010年2月吴作敏,等:Ⅴ BLAST-MO-CDMA系统自适应调制仿真分析上eb.,2010 自适应调制系统性能(K=2,天线2发5收) BLAST-MC-CDMA(天线2发4收,64QAM请制) 10自非非非转自 k-1t BPSK调制 10 三芒三三 QPSK调制菲AM调 10 1012141618202224 8121620242832 Eb/No/(B) 图5自适应调制Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统误码率性能图764QAM调制时给定用户的Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统误码率性能 BPS性能 Ⅴ BLAST-MC-CDMA(天线2发4收,16QAM请制) T 10卡 10 Eb/No (dB) Eb/No (dB) 图6每符号的平均比特薮性能曲线图816OAM调制时给定用户的Ⅴ BLAST- MC-CDMA系统误码率性能将式(2代入式(4),并根据表2设定的门限值,可以得 l00 VBLAST-MC-CDMAI(天线2发4收,8QAM调制) 二到图6所示的每符号载的半均比特数(BPS)随信道屮均信噪比变化的曲线。可以看岀,在满足一定通信质量的情况下,自适应调制系统能极大地提高系统的频谱效率,达到充分利用信道资源的目的。由于系统采用的最高阶调制方式为 l6QAM,当信道的平均信噪比增大时,系统的BPS性能逐浙收敛于16QAM。 42用户数变化时系统的自适应调制用户数变化时系统的自适应调制是在用户数较少时采 10 121620242832 用较高阶的调制方式,在用户数较多时则采用较低阶的调制 Eh/Nu/(tIB) 方式,来保证通信的可靠性和有效性。假设系统需要的误码图98QAM调制时给定用户的Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统误码率性能率门限为10-。系统伤真的收发天线为2发4收,用户数变 VBLAST-MC-CDMA(天线2发4收OPSK调制) 化,选择的调制方式有BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、 BK=4 64QAM五种,其余仿真参数如表1所小。 K=7 vK=10 三===E三图7、8、9、10、11分别示出了采用64QAM、16QAM 二二二二二 8QAM、QPSK、BPSK调制,给定用户数时系统的平均误码 10 率性能随信喚比的变化情况。在信道条件一定的情况下,调制阶数小的系统性能优于 I0 调’阶数大的系统,同时可以容纳史多的用户。以信噪比为 24dB为例,在满足需要的误码率门限10的条件下,采用 64QAM、16QAM、8QAM、QPSK、BPSK调制的系统可以 048121620242832 Eb/No/ (dB) 容纳的用户数分别为1、2、3、10、19 图10QPSK凋制时给定用户的Ⅴ BLASTMC- CDMA系统误码率性能 ·461 C1994-2010ChinaAcademicJournalElcctronicPublishinghOusc.Allrightsrescrved.http://www.cnki.nct 第22卷第2期 VoL 22 NO. 2 010年2月系统仿真学报上eb,2010 Ⅴ BLASI-MC-CDMA(天线2发4收,BPSK调制) 码塞门限,就切换到较低阶的调制方式。这样系统在保证定通信质量的情况卜有效地提高了频谱利用率 101 K=10 表3自适应调制 BLASTⅥCCDⅥA系统中每个用户的数据速率用户数调制方式符号速每个用户数据述率 64QAM 16QAM 2. 6890 Mbit/s 672.2688 &QAM 2.0168 Mbit/s kSymbols/s 4-10 QPSK 1. 3445 MbiL/s l1-20 BPSK 672.2688kbit/s 5结论 10 024 Eb/No/(dB 本文提出了一种卷积码编码Ⅴ BLAST- MC-CDMA系统囡11BPSK垌制时给定用户的Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统误码幸性能上行链路结构,并在该上行链路中应用自适应调制技术。通过仿頁,分别讨论了用户数固定和用户数变化两种情况下, 图12示出了在一定的信道条件下(EbN=24dB) 该白适应调制系统的性能。仿真结果表明,用户数固定时, 坦瑞利衰落信道中,自适应调制ⅴ BLAST- MC-CDMA系统随着信道平均信噪比的増大,系统的BS性能逐渐收敛于平均误码率随用户数变化的情况。调制方式切换点的门限值系统的最高阶调制方式;用户数变化时,用户数少时采用较是当误码率为10~时。系统在最初状态的调制方式设为最高高阶的调訇方式,用户数多时采用较低阶的调制方式,系统阶灼调制,骓着用户薮目的增多,发射机根据接收机反馈的的总数据传输還率铰高。两种情况下自适应调制都能在满足误码率性能决定系统的调訇方式。如果没有超过设定的淏码期望误码率性能的情况下提高系统的频谱效率,达到了充分率门限,就保持该调制方式不变,否则转换到较低阶的制利用信道资源的目的。方式。参考文献自适应调制系统性能(天线2发4收,Eb/No=24dB) -+--+ [1 R Prasad, S Hara. 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Adaptive TransInission with Iinear 图12EN-24dB,自适应调制Ⅴ BLAST-MC-CDMA系统误妈率性能 Computational Complexity in MIMO-OFDM Systems [].IEEE 表3总结了自适应调制 VBLAST-MC-CDMA系统在不 Tans. on Commun.(S0090-6778),2007,55(10):1873-1877 同用户数时采用的调制方式以及相应的每个用户的数据速|61 S Chatterjee, V Fernando,, M Wasantha, Adaptive Modulation based MC-CDMA Systems for 4G Wireless Consumer Applications [j] 率。可以看出,用户数少时采用较高玠的调制方式,用户数 IEEE Trans. Consumer Electronics (S0098-3063), 2003, 49(4) 多时米用较低阶的调制方式,能使系统的总数据传输速率较 995-1003 高。结合图12和表3可知,系统只有一个用户时,采用(7]1Hano, ong,MsYe. aptive Wireless Transceivers 64QAM调制可以获得较大的频谱效率;当用户数增加到2 USA: Wiley-IEEE Press, 2002 [8] JG Proakis Digital Communications [M]. 3rd ed USA: MC-Graw 时,为了满足传输质量的要求,调制方式切换至16QAM Hill International Editions. 1995 随着用户数的增多,一旦当前的调制方式不能达到设定的误 462 C1994-2010ChinaAcademicJournalElcctronicPublishinghOusc.Allrightsrescrved.http://www.cnki.nct

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