m基于深度学习的16QAM调制解调系统频偏估计和补偿算法matlab仿真

简介: 在MATLAB 2022a中进行的算法仿真展示了16-QAM调制信号的频偏补偿效果。通过深度学习技术估计和补偿频偏,以改善通信系统的解调精度。核心程序包括信号生成、噪声添加、深度学习相位估计以及解调过程,比较了有无频偏补偿时的误码率性能。在不同信噪比条件下,应用深度学习的频偏补偿能有效降低误码率,提高通信质量。

1.算法仿真效果
matlab2022a仿真结果如下:

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2.算法涉及理论知识概要
在通信系统中,载波频率偏差(频偏)会导致接收信号与本地参考载波之间的相位差变化,严重影响调制信号的正确解调。对于16-QAM这类高级调制方案而言,频偏补偿至关重要。深度学习技术能够通过学习信号特性来实现精准的频偏估计。

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      上述简化了频偏估计和补偿的实际操作,真实的深度学习模型可能会更复杂,并且会考虑到噪声、多径效应等因素的影响。此外,实际应用中可能会利用卷积神经网络结合循环神经网络(RNN)或是长短时记忆网络(LSTM)等架构,以捕捉信号的时间动态特性。

3.MATLAB核心程序

```global Fs;
global LEN;
global K;

K = 4; %调制阶数
SNR = [0:2:30]; %信噪比范围0~30
OFFSET = 6;%频偏范围0~10Hz
LEN = 2000;
Fs = 1e4;
t = [1:LEN/K]/Fs;

for i = 1:length(SNR)
i
for j = 1:10
[i,j]
%产生信号
signal = round(rand(1,LEN));
signal_modulated1 = Modulator(signal,K);
signal_receive1 = awgn(signal_modulated1,SNR(i),'measured');
signal_receive2 = signal_receive1.exp(sqrt(-1)2piOFFSET*t );

    offset2   = func_phase_est_dnn(signal_receive2);%基于深度学习的相位估计

    RR        = signal_receive2.*exp(-sqrt(-1)*2*pi*mean2(offset2)*t);
    %加相位补偿
    output    = DeModulator(RR,K);

    msgr      = ones(size(output));
    idx       = find(output<=0);
    msgr(idx) = 0;

    len         = length(find(signal==msgr));
    errrate(i,j)= 1-len/length(signal);
    %没有相位补偿
    output2     = DeModulator(signal_receive2,K);

    msgr2       = ones(size(output2));
    idx2        = find(output2<=0);
    msgr2(idx2) = 0;

    len2      = length(find(signal==msgr2));
    errrate2(i,j)= 1-len2/length(signal);

end

end

figure;
semilogy(SNR,mean(errrate2,2),'b-o');
hold on
semilogy(SNR,mean(errrate,2),'r-s');
grid on
xlabel('SNR');
ylabel('误码率');
legend('16QAM无频偏补偿误码率','16QAM频偏补偿误码率');
```

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