🚀 OTFS/OCDM/AFDM 高机动 NTN 对比仿真平台

统一信道建模 · 三体制公平对比 · 双检测器性能评估

支持 OTFS / OCDM / AFDM 一键仿真，输出 BER 曲线与结构化结果文件

📌 为什么需要这个项目？

高机动场景下（高速终端、卫星链路）时延-多普勒扩散显著，传统单波形脚本很难回答“到底哪种体制在当前参数下更稳”。常见问题包括：

🎯 核心价值

🔬 研究价值

• 公平比较框架：同一 NTN 参数下评估 OTFS/OCDM/AFDM。
• 统一检测口径：在每个体制内同时给出 LMMSE 与 MMSE-SD。
• 可解释链路：信道构造、域变换、等效信道、检测与 BER 统计全链路闭环。
• 可复现实验：固定随机种子与固定输出行为，便于重复实验和论文复核。

💼 工程价值

• 模块化结构清晰：入口脚本薄、算法模块独立、工具函数复用。
• 输出可直接集成：图像 + MAT 结构化结果适合后处理与报告自动化。
• 扩展路径明确：新增体制、新增检测器可低耦合接入。
• 维护门槛低：全中文注释与文档，利于团队协作交接。

⚡ 技术亮点

🏗️ 完整工程架构

OTFS-OCDM-AFDM/
 ├── run_unified_comparison.m        # 正式仿真入口（full）
 ├── demo_waveform_showcase.m        # 演示入口（demo）
 ├── src/
 │   ├── default_params.m            # 参数工厂：full/demo 模式
 │   ├── prepare_output_dir.m        # 输出目录准备 + 旧结果清理
 │   ├── run_ocdm_simulation.m       # OCDM 仿真主循环
 │   ├── run_afdm_simulation.m       # AFDM 仿真主循环
 │   ├── run_otfs_simulation.m       # OTFS 仿真主循环
 │   ├── NTN_channels.m              # 通用 NTN 信道矩阵构造
 │   ├── NTN_channels1.m             # AFDM 兼容信道封装
 │   ├── NTN_channels2.m             # OCDM（含CP）兼容信道封装
 │   ├── mmse_sd_detector_unified.m  # MMSE-SD 统一检测器
 │   ├── normalize_channel_matrix.m  # 信道归一化
 │   ├── symbols_to_bits.m           # 符号转比特工具
 │   ├── plot_comparison_results.m   # 曲线绘图与保存
 │   └── print_performance_summary.m # 终端摘要与结构化统计
 └── docs/
     ├── 算法文档.md
     ├── 代码文档.md

📊 实测性能（full 模式结果）

数据来源：outputs/unified_comparison_results.mat（当前项目实测输出）

LMMSE BER

MMSE-SD BER

结论：在当前配置下，AFDM 与 OTFS 在中高 SNR 区间显著优于 OCDM；MMSE-SD 相对 LMMSE 的增益在高 SNR 更明显。

💻 核心实现展示

1) OCDM：Fresnel 域有效信道构造

% 发射端：QAM符号 -> OCDM调制 -> 加循环前缀 s_qam = qammod(x, params.M, 'UnitAveragePower', true); s_ocdm = IFSnT * s_qam; s_cp = CP_mtx * s_ocdm; % 有效信道构造与归一化 Heff = R_mtx * H * CP_mtx; D = normalize_channel_matrix(FSnT * Heff * IFSnT);

2) AFDM：DAFT 域等效信道

% DAFT 变换矩阵 A = D2 * DFT * D1; AH = A'; % 仿射域信道与检测输入 Y = A * r_time; H_daft = normalize_channel_matrix(A * HT * AH);

3) OTFS：DD 域等效化

% OTFS 变换算子 OP = kron(WH, eye(M)); % 时域信道 -> DD域等效信道 H_eff = normalize_channel_matrix(OP' * HT * OP); r_dd = H_eff * x + w;

4) MMSE-SD：增广系统 + QR 回代

A = [H; reg * eye(n_tx)]; b = [y; zeros(n_tx, 1)]; [Q, R] = qr(A, 0); z = Q' * b; for i = n_tx:-1:1     inter = R(i, i+1:end) * x_hat(i+1:end);     rhs = z(i) - inter;     soft_val = rhs / R(i, i);     x_hat(i) = nearest_constellation(soft_val, constellation); end

🔄 端到端调用链

run_unified_comparison / demo_waveform_showcase         ↓ default_params(mode)         ↓ prepare_output_dir(...)         ↓ run_ocdm_simulation run_afdm_simulation run_otfs_simulation         ↓ plot_comparison_results print_performance_summary         ↓ save(...results, params, summary, plot_paths)

🎬 一键运行

% 进入工程目录 cd('D:/03_代码库/04.code4sale/OTFS-OCDM-AFDM') % 快速演示 run('demo_waveform_showcase.m') % 正式仿真 run('run_unified_comparison.m')

📂 输出预览

当前输出目录：outputs/

典型结果文件：

• unified_comparison_results.mat
• ber_comparison_full.png
• ber_comparison_full.fig
• demo_results.mat
• ber_comparison_demo.png
• detector_gain_demo.png

图像示例：

🖥️ 运行环境

• MATLAB：R2020a 或更高版本（建议 R2022a+）
• 依赖函数：
• qammod / qamdemod
  
  （通信相关工具箱）
• physconst
  
  （物理常量函数）

🛒 获取方式