Exponenta Banner
exponenta event banner

semianalytic

BER с помощью полуаналитического метода

свернуть все на странице

Синтаксис

ber = semianalytic(txsig,rxsig,modtype,M,Nsamp)
ber = semianalytic(txsig,rxsig,modtype,M,Nsamp,num,den)
ber = semianalytic(___,EbNo)
[ber,avgampl,avgpower] = semianalytic(___)

Описание

semianalytic функция вычисляет частоту ошибок по битам (BER) системы связи для заданной энергии на бит к отношению спектральной плотности мощности шума (E b/N0) уровни при помощи полуаналитического метода. Система передает комплексный сгенерированный модулированный сигнал txsig и получает бесшумный комплексный сгенерированный модулированный сигнал rxsig. Функция фильтрует полученный rxsig сигнала и решает, что вероятность появления ошибки символа каждого получила символ IQ путем аналитичного применения Гауссова шумового распределения к каждому комплексному числу. Функциональные средние значения вероятности появления ошибки по целому полученному сигналу определить полную вероятность появления ошибки. Для каждой вероятности появления ошибки символа функция возвращает BER, принимая серо-закодированное созвездие. Для получения дополнительной информации смотрите, Когда Использовать Полуаналитический Метод.

ber = semianalytic(txsig,rxsig,modtype,M,Nsamp) возвращает BER системы для переданного txsig сигнала, полученный бесшумный rxsig сигнала, тип модуляции modtype, и модуляция заказывает M. Функция использует идеальный интегратор, чтобы отфильтровать rxsig. Введите Nsamp количество отсчетов на символ для каждого сигнала. Возвращенные значения BER соответствуют уровням E b/N0 по умолчанию в области значений [0, 20] в дБ.

ber = semianalytic(txsig,rxsig,modtype,M,Nsamp,num,den) указывает, что коэффициенты фильтра приемника просачиваются убывающие полиномиальные степени числителем num и знаменатель den. Функция использует заданный фильтр приемника вместо идеального интегратора, чтобы отфильтровать rxsig.

пример

ber = semianalytic(___,EbNo) задает уровни E b/N0 в дополнение к любой из комбинаций входных аргументов в предыдущих синтаксисах. Возвращенные значения BER соответствуют заданным уровням E b/N0.

[ber,avgampl,avgpower] = semianalytic(___) возвращает среднюю амплитуду сигнала и среднюю степень полученного сигнала после фильтрации и выборки сигнала на уровне символа.

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Используйте полуаналитический метод для анализа BER с помощью 16-QAM модулируемого сигнала. Сравните коэффициенты ошибок, полученные из полуаналитического метода с теоретическими коэффициентами ошибок, полученными из опубликованных формул и вычисленного использования berawgn функция.

Сгенерируйте сигнал сообщения. Чтобы получить точные результаты, сигнал должен быть, по крайней мере, ML долго. M порядок модуляции сигнала, и L длина импульсной характеристики канала.

M = 16;          % Alphabet size of modulation
L = 1;           % Length of impulse response of channel
msg = [0:M-1 0]; % M-ary message sequence of length greater than M^L

Модулируйте сигнал сообщения использование полосовой модуляции.

modsig = qammod(msg',M);          % Modulate data
Nsamp = 16;
modsig = rectpulse(modsig,Nsamp); % Rectangular pulse shaping

Примените фильтр передатчика.

txsig = modsig;  % No filter in this example

Передайте txsig через бесшумный канал, применяя статическое смещение фазы 1 степени.

rxsig = txsig*exp(1i*pi/180);

Задайте фильтр приемника как пару входных параметров. В этом случае, num и den представляйте идеальный интегратор.

num = ones(Nsamp,1)/Nsamp;
den = 1;
EbNo = 0:20;
ber = semianalytic(txsig,rxsig,'qam',M,Nsamp,num,den,EbNo);

Для сравнения вычислите теоретический BER.

bertheory = berawgn(EbNo,'qam',M);

Постройте вычисленный BER и теоретический BER. Различия между теоретическими и полуаналитическими коэффициентами ошибок происходят из-за смещения фазы, добавленного к 16-QAM сигналу.

semilogy(EbNo,ber,'k*');
hold on; semilogy(EbNo,bertheory,'ro');
title('Semianalytic BER Versus Theoretical BER');
xlabel('E_b/N_o (dB)');
legend('Semianalytic BER with phase offset',...
    'Theoretical BER without phase offset','Location','SouthWest');
hold off;
grid on;

Figure contains an axes object. The axes object with title Semianalytic BER Versus Theoretical BER contains 2 objects of type line. These objects represent Semianalytic BER with phase offset, Theoretical BER without phase offset.

Входные параметры

свернуть все

Переданный сгенерированный модулированный сигнал в виде комплексного вектора. txsig должен содержать, по крайней мере, ML символы. M порядок модуляции сигнала, и L является длиной импульсной характеристики канала в символах. Для получения дополнительной информации о том, как сгенерировать переданный сгенерированный модулированный сигнал, чтобы использовать в этой функции, видеть Процедуру для Использования Полуаналитического Метода.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Полученный бесшумный сгенерированный модулированный сигнал в виде комплексного вектора.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Тип модуляции в виде одной из этих опций в этой таблице.

modtype ЗначениеСхема модуляцииДопустимые значения входа M
'dpsk' Дифференциальное манипулирование сдвига фазы (DPSK) 2 или 4
'msk/diff' Минимальное манипулирование сдвига (MSK) с дифференциальным кодированием, которое эквивалентно обычному MSK2
'msk/nondiff' Минимальное манипулирование сдвига (MSK) с недифференциальным кодированием, которое эквивалентно предварительно закодированному MSK2
'psk/diff' Манипулирование сдвига фазы (PSK) с дифференциальным кодированием2 или 4
'psk/nondiff' Манипулирование сдвига фазы (PSK) с недифференциальным кодированием2, 4, 8, 16, 32, или 64
'oqpsk' Квадратурное манипулирование сдвига фазы смещения (OQPSK) 4
'qam' Квадратурная амплитудная модуляция (QAM) 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, или 1024

Типы данных: char | string

Порядок модуляции в виде степени двойки. Допустимые стоимости заказов модуляции зависят от заданного типа модуляции, как описано в modtype входной параметр.

Типы данных: single | double

Количество отсчетов на символ полученных и переданных сигналов в виде положительного целого числа.

Типы данных: double

Коэффициенты числителя приемника просачиваются убывающие полиномиальные степени в виде числового вектора-строки. Если вы не задаете этот вход, функция устанавливает num к значению по умолчанию, чтобы смоделировать идеальный интегратор. Функция основывает значение по умолчанию на modtype введите, когда эта таблица показывает.

modtype Значениеnum по умолчанию Значение
'dpsk', 'psk/diff', 'psk/nondiff', или 'qam' единицы (Nsamp, 1)/Nsamp
'oqpsk', 'msk/diff', или 'msk/nondiff'единицы (2*Nsamp, 1) / (2*Nsamp)

Типы данных: double

Коэффициенты знаменателя приемника просачиваются убывающие полиномиальные степени в виде числового вектора-строки. Значение по умолчанию соответствует идеальному интегратору.

Типы данных: double

Уровни E b/N0 в дБ в виде числового скаляра или числового вектора.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

свернуть все

BER, возвращенный в виде числа или числового вектора. Функция вычисляет BER для уровней E b/N0, которые вы задаете для EbNo входной параметр. Если EbNo вектор, затем выход ber вектор из размера EbNo и состоит из элементов, соответствующих различным уровням E b/N0.

Примечание

Выход ber верхняя граница на BER для этих схем модуляции.

  • DQPSK (то есть, если вы устанавливаете вход modtype к 'dpsk' и вход M к 4)

  • Пересеките QAM (то есть, если вы устанавливаете вход modtype к 'qam' и вход M к значению, которое не является полным квадратом). В этом случае верхняя граница немного более трудна, чем верхняя граница, используемая для перекрестного случая QAM berawgn функция.

Типы данных: double

Средняя амплитуда сигнала меня и компоненты Q полученного сигнала после фильтрации и десятикратного уменьшения сигнала к уровню символа, возвращенному как комплексное число.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Средняя степень полученного сигнала после фильтрации и выборки сигнала на уровне символа, возвращенном в виде числа.

Типы данных: double

Ограничения

semianalytic функция делает несколько предположений о системе связи. Узнать, подходит ли ваша система связи для полуаналитического метода и semianalytic функционируйте, смотрите, Когда Использовать Полуаналитический Метод.

Больше о

свернуть все

Когда использовать полуаналитический метод

Симуляция Монте-Карло, описанная в разделе Performance Results via Simulation эффективно, вычисляет BER для множества систем связи, но может быть предельно длительной для небольших коэффициентов ошибок (например, коэффициенты ошибок 10-6 или меньше). Полуаналитический метод является альтернативным способом вычислить коэффициенты ошибок. Этот метод может привести к результатам быстрее, чем неаналитический метод, который использует только симулированные данные.

Чтобы применить полуаналитический метод, система связи должна удовлетворить этим характеристикам.

  • Любые эффекты многопутевого исчезновения, квантования и нелинейности усилителя должны предшествовать эффектам шума в смоделированном канале.

  • Приемник отлично синхронизируется с несущей, и синхронизирующий дрожание незначительно. Поскольку шум фазы и синхронизирующий дрожание может быть медленными процессами, они могут уменьшать применимость полуаналитического метода к системе связи.

  • Бесшумная симуляция не имеет никаких ошибок в полученном сигнальном созвездии. Искажения из источников кроме шума должны быть достаточно умеренными, чтобы сохранить каждую точку сигнала в ее правильной области решения. Например, если смоделированная система имеет вращение фазы, которое помещает полученные очки сигнала за пределами их соответствующих областей решения, затем полуаналитический метод не подходит, чтобы предсказать производительность системы.

Если система связи не удовлетворяет этим характеристикам, расчетный BER может быть ниже, чем ожидалось. semianalytic функция принимает, что шум в смоделированном канале является Гауссовым. Для получения дополнительной информации о том, как адаптировать полуаналитический метод к негауссову шуму, смотрите обсуждение обобщенных экспоненциальных распределений в [1].

Процедура для Использования полуаналитического метода

Эти шаги описывают, как реализовать полуаналитический метод при помощи semianalytic функция.

  1. Сгенерируйте сигнал сообщения, содержащий, по крайней мере, ML символы. M порядок модуляции, и L является длиной импульсной характеристики канала в символах. Начните с увеличенного бинарного псевдошума (PN) последовательность длины (log2MML. Увеличенная псевдошумовая последовательность является псевдошумовой последовательностью с дополнительным нулем, добавленным к нему, который делает распределение единиц и нулей равным.

  2. Модулируйте несущую с сигналом сообщения при помощи одного из типов полосовой модуляции это semianalytic поддержки. Для обзора смотрите modtype входной параметр. Сформируйте результирующий сигнал с формированием меандра, с помощью фактора сверхдискретизации, который вы используете позже для фильтрации модулируемого сигнала. Используйте результат этого шага как txsig когда вы вызываете semianalytic функция.

  3. Отфильтруйте модулируемый сигнал с фильтром передачи. Этот фильтр часто является фильтром приподнятого косинуса квадратного корня, но можно также использовать Баттерворта, функцию Бесселя, Чебышевский тип 1 или 2, эллиптического, или более общего КИХ или БИХ-фильтр. Если вы используете фильтр приподнятого косинуса квадратного корня, используйте фильтр на несверхдискретизированном модулируемом сигнале и укажите, что сверхдискретизация включает функцию фильтрации. Можно применить другие фильтры к rectangularly сигналу импульсной формы.

  4. Передайте пропущенный сигнал через бесшумный канал. Этот канал может включать многопутевые исчезающие эффекты, сдвиги фазы, нелинейность усилителя, квантование и дополнительную фильтрацию, но это не должно включать шум. Используйте результат этого шага как rxsig введите, когда вы вызовете semianalytic функция.

  5. Вызовите semianalytic функция, задавая переданные и полученные сигналы, txsig и rxsig, полученный на предыдущих шагах. Опционально, можно задать пользовательский фильтр приемника при помощи num и den входные параметры или пользовательские уровни E b/N0 при помощи EbNo входной параметр.

Ссылки

[1] Jeruchim, Мишель К., Филип Балабан и К. Сэм Шэнмугэн. Симуляция Систем связи. Второй выпуск. Бостон, MA: Спрингер УС, 2000.

[2] Pasupathy, S., "Минимальное Манипулирование Сдвига: Спектрально Эффективная Модуляция". Коммуникационный Журнал IEEE, июль 1979, стр 14–22.

Смотрите также

Функции

Темы

Представлено до R2006a

Документация Communications Toolbox

Поддержка