【MATLAB源码-第252期】基于matlab的STBC空时分组码MIMO-OFDM系统仿真，采用QPSK调制，训练符号信道估计，输出误码率曲线。

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操作环境：

MATLAB 2022a

1、算法描述

基于空时分组码（STBC）的多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）通信系统是一种先进的无线通信技术，它结合了MIMO和OFDM两种技术的优势，实现了高数据传输速率和增强的抗多径干扰能力。这种系统在现代无线通信中广泛应用，尤其是在需要高吞吐量和可靠性的环境中，比如4G和5G移动通信系统。

在MIMO-OFDM系统中，多个天线被用来同时发送和接收数据，这样不仅可以提高数据传输速率，还可以通过利用多个路径的信号抵达来提高系统的可靠性。空时分组码（STBC）是MIMO系统中的一种编码技术，它通过在时间和空间维度上分配数据符号来增加系统的分集增益，从而提高信号在多径传播环境下的鲁棒性。具体来说，STBC将数据符号映射到多个天线和多个时间间隔中，这样即使某些天线或某些时间段的信号受到衰落影响，接收端仍然可以通过其他未受影响的信号恢复出原始数据。

在这个系统中，首先需要进行调制。QPSK（正交相移键控）是一种常用的数字调制方式，它将输入的比特流映射到相位不同的信号点上，从而将二进制数据转换为适合无线传输的射频信号。在这个代码中，QPSK调制将每两个比特映射为一个符号，这些符号然后被输入到IFFT（逆快速傅里叶变换）模块进行处理。

OFDM是一种频分复用技术，它通过将数据符号分配到多个子载波上进行传输来提高频谱效率。通过IFFT操作，这些子载波的信号被转换为时域信号，形成一个OFDM符号。在实际的传输中，OFDM符号前还会附加一个循环前缀（CP），这个前缀是一段重复的信号，用于抵消多径传播引起的码间干扰（ISI）。循环前缀的长度需要根据信道的多径延迟特性进行设定，过短的前缀无法完全消除ISI，而过长的前缀则会浪费系统资源。

在OFDM符号生成之后，STBC编码将符号按特定的方式分配到不同的发射天线上。这个过程中，代码中的“O”矩阵起到了关键作用。O矩阵定义了如何将符号分配到不同的天线和时间间隔中。通过对O矩阵的解析，系统可以确定每个符号应该由哪个天线在什么时间发射，以及是否需要对符号进行共轭操作或改变符号的符号位。在这个具体的实现中，系统通过矩阵操作和判断条件来实现这一编码过程，并最终生成供多个发射天线发送的信号。

信号在传输过程中会经过一个多径衰落信道，这意味着信号可能会通过不同的路径到达接收端，每条路径可能具有不同的延迟和衰减。为了有效地接收和解码信号，接收端需要估计信道的特性，即进行信道估计。信道估计的准确性直接影响到数据解码的质量。

在这个系统中，基于训练符号的信道估计被用来帮助接收端获取信道信息。训练符号是在正式数据传输前发送的一组已知的符号序列，接收端通过对接收到的训练符号与已知的发送符号进行比较，来估计信道的频率响应。在代码中，训练符号通过IFFT调制生成，然后和数据符号一起进行传输。在接收端，通过对比接收到的训练符号和原始的训练符号，接收端可以计算出信道的脉冲响应。这种基于训练符号的信道估计方法在频率选择性信道和多径信道中表现良好，能够有效抵抗多径干扰。

接收到的信号首先会进行FFT处理，将时域信号转换回频域。然后，接收端利用之前估计的信道响应，对接收到的OFDM符号进行均衡处理，消除信道引入的畸变。接着，接收端进行STBC解码，通过矩阵操作恢复出原始的数据符号。在这个过程中，接收端会结合来自不同天线的信号，通过最大似然检测等技术来确定最有可能的发送符号。由于STBC编码的分集增益，即使某个接收天线上的信号受到严重衰落，系统仍能通过其他天线接收到的信号恢复出原始数据，从而大大提高了系统的抗干扰能力。

在解码完成之后，接收端将解调后的符号转换回比特流，并与原始发送的比特流进行比较，计算误码率（BER）。误码率是衡量通信系统性能的重要指标，它表示了在接收端解码出错的比特占总传输比特的比例。在这个系统中，误码率随着信噪比（SNR）的变化而变化，通常信噪比越高，误码率越低。为了评估系统性能，代码会计算不同信噪比条件下的误码率，并绘制误码率随信噪比变化的曲线，从而可以直观地观察系统的抗噪性能。

总的来说，基于STBC的MIMO-OFDM系统通过在时间和空间维度上对数据进行编码，实现了高效的数据传输和良好的抗干扰能力。结合QPSK调制和基于训练符号的信道估计，这种系统能够在复杂的无线信道环境中保持较低的误码率。