【MATLAB源码】OTFS/OCDM/AFDM：高机动 NTN 均衡对比仿真平台🚀 OTFS/OCDM/AFDM 高

🚀 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：

常见痛点（零散脚本）	本项目解决方式
🔴 参数不统一，体制对比不公平	✅ 统一 `K/L/M/SNR/NTN` 参数链，三体制同口径
🔴 信道模型拆散在多处，难验证正确性	✅ 通用 `NTN_channels`+ 兼容封装 `NTN_channels1/2`
🔴 只有一种检测器，无法比较检测增益	✅ 同时支持 `LMMSE` 与 `MMSE-SD`
🔴 输出文件命名混乱、结果难复现	✅ 固定文件名输出，单目录清晰落盘
🔴 演示与正式仿真混在一起	✅`demo` 与 `full` 双模式分离，场景明确

🎯 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

🧠 统一仿真内核（关键设计）

统一参数入口：default_params(mode) 生成全局参数，避免体制参数漂移。
统一信道构造思路：NTN_channels 输出时变矩阵，AFDM/OCDM 通过兼容层适配。
统一检测对比：三体制均执行 LMMSE 与 MMSE-SD，结果结构一致。
统一输出策略：固定命名 + 单目录覆盖，利于快速比对“当前版本结果”。

📊 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

SNR (dB)	OCDM	AFDM	OTFS	最优体制
0	3.150e-01	3.073e-01	3.071e-01	OTFS
4	2.299e-01	2.165e-01	2.171e-01	AFDM
8	1.469e-01	1.254e-01	1.268e-01	AFDM
12	7.530e-02	4.730e-02	4.740e-02	AFDM
16	3.080e-02	8.200e-03	7.900e-03	OTFS
20	1.370e-02	9.000e-04	9.000e-04	AFDM/OTFS 并列

MMSE-SD BER

SNR (dB)	OCDM	AFDM	OTFS	最优体制
0	3.154e-01	3.076e-01	3.073e-01	OTFS
4	2.312e-01	2.173e-01	2.179e-01	AFDM
8	1.500e-01	1.272e-01	1.285e-01	AFDM
12	7.880e-02	4.750e-02	4.770e-02	AFDM
16	3.340e-02	5.900e-03	5.800e-03	OTFS
20	1.800e-02	2.000e-04	3.000e-04	AFDM

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