m基于OFDM+QPSK和LDPC编译码通信链路matlab性能仿真,包括Costas载波同步和gardner定时同步-526互联

1.算法仿真效果

matlab2013b仿真结果如下：

2.算法涉及理论知识概要

基于OFDM+QPSK和LDPC编码的通信链路是一种常用的数字通信系统，用于实现高速、可靠的数据传输。该系统结合了正交频分复用（OFDM）、四相移键控（QPSK）调制和低密度奇偶校验（LDPC）编码与解码技术。此外，系统中还包括Costas环载波同步和Gardner环定时同步模块，用于实现信号的载波频率和定时偏移的同步。

基于OFDM+QPSK和LDPC编码的通信链路通过将数据分成多个子载波，在频域上并行传输，提高了系统的抗多径衰落和频偏的能力。QPSK调制将每两个比特映射到一个复数点上，实现了四种相位的调制。LDPC编码是一种高效的纠错编码技术，可以提高系统的可靠性。

系统原理

OFDM+QPSK调制

OFDM技术将整个频谱分成多个子载波，每个子载波之间正交传输。OFDM调制可以通过快速傅里叶变换（FFT）将时域信号转换为频域信号。QPSK调制将每两个比特映射到一个复数点上，实现了四种相位的调制。OFDM+QPSK调制将QPSK调制应用于每个子载波上的信号，实现了高效的频谱利用和抗干扰能力。

LDPC编码和解码

LDPC编码是一种误码控制编码技术，通过稀疏校验矩阵构建编码器和解码器。编码器将输入数据和校验矩阵进行矩阵运算，生成编码后的数据。解码器使用迭代解码算法，通过消息传递的方式对接收到的编码数据进行解码。LDPC编码可以提供较高的纠错能力和编码效率。

输入数据与校验矩阵的运算：

Costas环载波同步

Costas环载波同步模块用于估计接收信号的载波频率偏移，并进行补偿。载波频率偏移会导致接收信号的相位发生变化，因此需要通过同步来保证正确的信号接收和解调。Costas环载波同步通过估计接收信号的相位差来计算载波频率偏移，然后通过反馈控制来调整本地振荡器的频率，使其与接收信号的载波频率保持同步。

实现该通信链路的难点在于系统各个环节的设计和优化。需要设计合适的OFDM子载波数量、保护间隔和LDPC编码参数，以及合适的Costas环和Gardner环的参数。同时，需要解决载波同步和定时同步的反馈控制问题，确保接收信号的准确解调。此外，LDPC编码的迭代解码算法和调试也是实现过程中的挑战。基于OFDM+QPSK和LDPC编码的通信链路涉及OFDM调制、QPSK调制、LDPC编码与解码以及载波同步和定时同步等环节。通过合适的参数选择和优化，可以实现高速、可靠的数据传输，并应用于各种通信系统中。

3.MATLAB核心程序

rece        = fft(rece);
%载波同步环
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%锁相环处理过程如下
Discriminator_Out = zeros(carlen * nsamp,1);
Freq_Control      = zeros(carlen * nsamp,1);
PLL_Phase_Part    = zeros(carlen * nsamp,1);   %锁相环频率
PLL_Freq_Part     = zeros(carlen * nsamp,1);   %锁相环相位
WC_frame          = zeros(1,carlen * nsamp);
NCO_Phase         = 0;
mul               = 2;
 
for i = 1 + mul:carlen - mul
.................................................................................
     end
end
 
figure(1);
subplot(211)
plot(WC_frame((1+mul)*nsamp:end-mul*nsamp));
grid on;
title('锁相环频率响应曲线');
subplot(212)
plot(PLL_Phase_Part((1+mul)*nsamp:end-mul*nsamp)*180/pi);
title('锁相环相位响应曲线');
grid on;
    
num1 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , sign(dataoutI(comps1:compf1)));
num2 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , -sign(dataoutI(comps1:compf1)));
num3 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , sign(dataoutQ(comps1:compf1)));
num4 = symerr(sign(I_D(comps1:compf1)) , -sign(dataoutQ(comps1:compf1)));
numI = [num1,num2,num3,num4];
num = min(numI);
 
if num1 == num
    dataout_I = dataoutI;
elseif num2 == num
    dataout_I = -dataoutI;
elseif  num3 == num
    dataout_I = dataoutQ;
else
    dataout_I = -dataoutQ;
end
num1 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , sign(dataoutQ(comps2:compf2)));
num2 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , -sign(dataoutQ(comps2:compf2)));
num3 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , sign(dataoutI(comps2:compf2)));
num4 = symerr(sign(Q_D(comps2:compf2)) , -sign(dataoutI(comps2:compf2)));
numQ = [num1,num2,num3,num4];
num = min(numQ);
 
if num1 == num
    dataout_Q = dataoutQ;
elseif num2 == num
    dataout_Q = -dataoutQ;
elseif  num3 == num
    dataout_Q = dataoutI;
else
    dataout_Q = -dataoutI;
end