Исследуйте 256-QAM с помощью Simulink
Этот пример показывает, как смоделировать коммуникационную систему с квадратурной амплитудной модуляцией (QAM), аддитивным каналом белого Гауссова шума (AWGN) и фазовым шумом с помощью Simulink ®. Модель отображает диаграммы созвездия сигнала 256-QAM и выполняет расчеты частоты ошибок.
Обзор
The cm_commphasenoise модель, имитирует эффект AWGN и фазы шум на 256-QAM сигнал. Модель Simulink является графическим представлением для математической модели коммуникационной системы, которая генерирует случайный сигнал, модулирует его с помощью QAM, добавляет AWGN и фазовый шум к сигналу и демодулирует сигнал. Модель также содержит блоки для отображения частоты битовой ошибки и сигнальных сигнальных созвездий модулированного сигнала.
Блок Bernoulli Binary Generator генерирует сигнал, состоящий из последовательности 8-битовых двоичных значений в области значений [0, 255].
Блок Rectangular QAM Modulator Baseband модулирует сигнал с помощью baseband 256-арного QAM.
Блок AWGN Channel моделирует шумный канал, добавляя белый Гауссов шум к модулированному сигналу.
Блок Phase Noise вводит шум в угол своего комплексного входного сигнала.
Блок Rectangular QAM Demodulator Baseband демодулирует сигнал.
Дополнительные блоки в модели могут помочь вам интерпретировать симуляцию.
Блок «Схема созвездия» отображает схемы созвездий сигнала с добавленными AWGN и фазовым шумом.
Блок Вычисления Частоты Ошибок отсчитывает биты, которые различаются между принятым сигналом и переданным сигналом.
Блок To Workspace, маркированный
outputErr, выводит результаты в рабочую область для использования при построении графиков результатов. Блок Отображение BER Plot открывает график частоты битовой ошибки (BER), показывающий кривые Eb/N0 эффективности для передачи и приема 256-QAM на различных уровнях фазы шума.
Цифровая модуляция
Модель описывает QAM, который является методом преобразования цифрового сигнала в комплексный сигнал. Модель модулирует сигнал на последовательность комплексных чисел, которые лежат на решетке точек в комплексной плоскости, известной как созвездие сигнала. График этих точек называется рассеянным графиком или сигналом созвездия.
Диаграмма созвездия, показанная здесь, показывает основную полосу частот 256-ary QAM с добавленной AWGN и с AWGN и добавленным шумом фазы. Точки в схеме созвездия не лежат точно на созвездии, показанном на рисунке из-за добавленного шума. Фазовый шум изменяет угол комплексного модулированного сигнала, вызывая радиальное перемещение точек созвездия.
Запуск симуляции
Для строения модели по умолчанию задан запуск длительность inf. Блок Error Rate Calculation сконфигурирован таким образом, чтобы запускаться до тех пор, пока не произойдет 100 ошибок. Чтобы остановить симуляцию до возникновения 100 ошибок, щелкните Остановить (Stop) на вкладке Моделирование (Simulation).
Отображение частоты ошибок
Блок Display отображает количество ошибок, вызванных каналом AWGN, и шум фазы. Когда вы запускаете симуляцию, в блоке появляются три маленьких поля, отображающие вектор, выводимый из блока Error Rate Calculation.
Первая запись - BER.
Вторая запись - общее количество ошибок.
Третья запись - это общее количество проведенных сравнений.
Отобразите Фазу график шума
Чтобы отобразить рисунок, которая строит графики результатов симуляции BER от кривых Eb/N0 для области значений фазы шумовых настроек, дважды кликните блок Отображения BER Plot в модели.
Дальнейшие исследования
Можно управлять тем, как функционирует блок Simulink, задавая его параметры. Чтобы просмотреть или изменить параметры симуляции, дважды кликните блок, чтобы открыть маску блока.
Чтобы изменить количество шума фазы, откройте маску блока Phase Noise и введите новое значение для параметра Phase noise level (dBc/Hz). Нажмите кнопку ОК, чтобы применить новую настройку.
Чтобы изменить количество шума, откройте маску блока AWGN Channel и введите новое значение для параметра Eb/No (dB). Уменьшение этого значения параметров увеличивает уровень шума. Нажмите кнопку ОК, чтобы применить новую настройку.
Уменьшение фазы шума и увеличение Eb/N0 устраняет шум от модели. Поскольку модель сконфигурирована так, чтобы запускаться до тех пор, пока не произойдет 100 ошибок, выполнение симуляции с небольшим шумом в модели приводит к длительному времени запуска симуляции. Чтобы ограничить максимальное время запуска симуляции, можно уменьшить длительность запуска с inf к небольшому значению, такому как 10.
Чтобы получить новые результаты, запустите симуляцию с помощью измененных настроек.
Также можно ввести имя переменной в параметре. Затем в командной строке MATLAB ® установите значение для этой переменной в рабочей области. Настройка параметров в Командном окне может быть удобной, если вам нужно запустить несколько симуляций с различными значениями параметров.
Можно также использовать функции обратного вызова для настройки симуляции. Настройка по умолчанию для нескольких параметров в этой модели задается с помощью PreLoadFcn функцию обратного вызова. Чтобы получить доступ к функциям обратного вызова, выберите Настройки модели > Свойства модели на вкладке Моделирование. В диалоговом окне Свойств модели» выберите вкладку «Обратные коллбэки». Для получения дополнительной информации о свойствах модели и функциях обратного вызова, см. Model Callbacks (Simulink).
Постройте BER на разных уровнях шума
The plot_256qam_ber_curves.m Программный файл MATLAB ® сгенерировал этот график BER, запустив несколько симуляций с различными значениями для параметров уровня шума фазы (dBc/Hz) и Eb/No (dB). Каждая кривая является графиком BER как функции отношения сигнал/шум для фиксированного количества фазы шума. Для каждой нанесенной на график точки BER симуляция остановилась, когда было достигнуто 1000 битовых ошибок или сравнено 1e8 бит. Результаты варьируются от прогона до запуска из-за случайной природы входного сигнала и нарушений симуляции.
