Документация

Компоненты приложения Bit Error Rate Analysis

Приложение состоит из этих трех основных компонентов: верхняя панель, более низкая панель и отдельное Окно рисунка BER.

Взаимодействие между компонентами приложения Bit Error Rate Analysis

Компоненты приложения действуют как один интегрированный инструмент.

Разделите обзор

Можно использовать приложение Bit Error Rate Analysis, чтобы сгенерировать и анализировать теоретические данные о BER. Теоретические данные могут быть полезны для сравнения с вашими результатами симуляции. Однако выражения BER закрытой формы существуют только для определенных видов систем связи. Для получения дополнительной информации смотрите Аналитические Выражения и Обозначения, Используемые в Анализе BER.

К возможностям приложений доступа, связанным с теоретическими данными о BER, выполните эти шаги.

Для примера, который показывает, как сгенерировать и анализировать теоретические данные о BER с помощью приложения Bit Error Rate Analysis, смотрите раздел Use Theoretical Tab in Bit Error Rate Analysis App.

Для получения информации о комбинациях параметров, доступных на вкладке Theoretical и базовых функциях, которые выполняют расчеты BER, смотрите раздел Available Sets of Theoretical BER Data.

Используйте теоретическую вкладку в приложении Bit Error Rate Analysis

В этом примере показано, как использовать приложение, чтобы сгенерировать и отобразить теоретические данные о BER на графике. В частности, пример сравнивает эффективность различных порядков модуляции для QAM в системе связи, которая включает канал AWGN.

Запустите теоретический пример BER

Доступные наборы теоретических данных о BER

Приложение Bit Error Rate Analysis может сгенерировать большой набор теоретического BERs. Параметры во вкладке Theoretical позволяют вам сконфигурировать тип канала, тип модуляции и порядок, выявление ошибок и кодирование канала коррекции и ошибку синхронизации, используемую, когда приложение вычисляет теоретический BER. Приложение настраивает комбинацию выбираемых значений параметров на основе вашего выбора так, чтобы настройка была всегда допустима или использовала диалоговое окно, чтобы сообщить вам о допустимых значениях параметров.

Приложение вычисляет теоретический BER для этих типов модуляции, принимая, что Грэй заказал бинарные данные о передаче. Приложение использует эти функции BER, чтобы выполнить базовые расчеты и ограничивает порядок модуляции практическими пределами.

Чтобы вычислить BER для более высоких порядков модуляции, чем разрешенный в приложении, используйте функции BER. Для получения дополнительной информации об определенных комбинациях параметров, смотрите страницы с описанием для функций BER, перечисленных в группе функции Вычисления и Оценки Частоты ошибок по битам категории Теста и Измерения.

Разделите обзор

Используя вкладку Monte Carlo с набором параметров Simulation environment к MATLAB, можно использовать приложение Bit Error Rate Analysis в сочетании с собственными функциями симуляции системы связи MATLAB, чтобы сгенерировать и анализировать данные о BER. Приложение вызывает симуляцию, заданную параметром Function name для каждого заданного значения E _b/N0, собирает данные о BER от симуляции и создает график. Приложение также позволяет вам настроить область значений E _b/N0 и критерий остановки для симуляции.

Чтобы сделать ваши собственные функции симуляции совместимыми с приложением, смотрите Подготовить функцию MATLAB для Использования в примере Приложения Bit Error Rate Analysis на странице с описанием приложения Bit Error Rate Analysis.

Используйте функцию MATLAB с приложением Bit Error Rate Analysis

В этом примере показано, как приложение Bit Error Rate Analysis может запустить viterbisim Симуляция MATLAB.

Чтобы запустить этот пример, выполните эти шаги.

Присвойте функциональный критерий остановки

Когда вы создаете функцию симуляции MATLAB для использования с приложением Bit Error Rate Analysis, управляете длительностью запуска симуляции путем определения целевого номера ошибок и максимального количества битов. Симуляция останавливает текущий E _b/N0, когда любой предел достигнут. Для получения дополнительной информации об этом требовании, смотрите раздел Requirements for Using MATLAB Functions with Bit Error Rate Analysis App.

После того, как вы создаете свою функцию, определяете целевой номер ошибок и максимальное количество битов на вкладке Monte Carlo приложения.

Как правило, значение параметров Number of errors, по крайней мере, 100 производит точный коэффициент ошибок. Значение Number of bits препятствует тому, чтобы симуляция запускалась слишком долго. В зависимости от значения E _b/N0 и других аспектов смоделированной системы связи (таких как характеристики модуляции и условия канала), достигая 100 битовых ошибок не может быть реалистичным. Однако, если меньше чем 100 ошибок происходят, потому что значение параметров Number of bits слишком мало, возвращенный коэффициент ошибок может вводить в заблуждение. Можно использовать доверительные интервалы, чтобы измерить точность коэффициентов ошибок, которые производит симуляция. Когда вы увеличиваете доверительный уровень, точность вычисленных уменьшений коэффициента ошибок.

Постройте доверительные интервалы

После того, как вы запустите симуляцию с приложением Bit Error Rate Analysis, получившийся набор данных в средстве просмотра данных имеет активное меню в столбце Confidence Level. По умолчанию значением Confidence Level является off, значение данных моделирования в Окне рисунка BER не показывает доверительные интервалы.

Чтобы показать доверительные интервалы в Окне рисунка BER, установите Confidence Level на 90%, 95%, или 99%.

График в Окне рисунка BER автоматически отвечает изменение значения Confidence Level. Этот рисунок показывает демонстрационный график.

Для примера, который строит доверительные интервалы для симуляции Simulink, смотрите раздел Use Simulink Model with Bit Error Rate Analysis App.

Чтобы найти доверительные интервалы для уровней не перечисленными в меню Confidence Level, используйте berconfint функция.

Изогните подходящие точки BER

После того, как вы запустите симуляцию с приложением Bit Error Rate Analysis, Окно рисунка BER строит отдельные точки данных BER. Чтобы соответствовать кривой к набору данных, который содержит по крайней мере четыре точки, выберите Fit для тех данных в средстве просмотра данных.

График в Окне рисунка BER автоматически отвечает на этот выбор. Этот график показывает подгонку кривой к набору результатов BER.

Для большей гибкости в процессе подбора кривой кривой к данным о BER используйте berfit функция.

Обработайте по шаблону для функции симуляции

Используйте этот шаблон при адаптации кода, чтобы работать с приложением Bit Error Rate Analysis. Можно открыть шаблон в редакторе путем ввода edit bertooltemplate в командной строке MATLAB. Если вы разрабатываете функцию симуляции, не используя шаблон, уверены, что ваша функция удовлетворяет требованиям, описанным в разделе Requirements for Using MATLAB Functions with Bit Error Rate Analysis App.

function [ber,numBits] = bertooltemplateTemp(EbNo,maxNumErrs,maxNumBits,varargin)
%BERTOOLTEMPLATE Template for a BERTool (Bit Error Rate Analysis app) simulation function.
%   This file is a template for a BERTool-compatible simulation function.
%   To use the template, insert your own code in the places marked "INSERT
%   YOUR CODE HERE" and save the result as a file on your MATLAB path. Then
%   use the Monte Carlo pane of BERTool to execute the script.
%
%   [BER, NUMBITS] = YOURFUNCTION(EBNO, MAXNUMERRS, MAXNUMBITS) simulates
%   the error rate performance of a communications system. EBNO is a vector
%   of Eb/No values, MAXNUMERRS is the maximum number of errors to collect
%   before stopping the simulation, and MAXNUMBITS is the maximum number of 
%   bits to run before stopping the simulation. BER is the computed bit error 
%   rate, and NUMBITS is the actual number of bits run. Simulation can be 
%   interrupted only after an Eb/No point is simulated.
%
%   [BER, NUMBITS] = YOURFUNCTION(EBNO, MAXNUMERRS, MAXNUMBITS, BERTOOL)
%   also provides BERTOOL, which is the handle for the BERTool app and can
%   be used to check the app status to interrupt the simulation of an Eb/No
%   point.
%
%   For more information about this template and an example that uses it,
%   see the Communications Toolbox documentation.
%
%   See also BERTOOL and VITERBISIM.

% Copyright 2020 The MathWorks, Inc.

% Initialize variables related to exit criteria.
totErr  = 0; % Number of errors observed
numBits = 0; % Number of bits processed

% --- Set up the simulation parameters. ---
% --- INSERT YOUR CODE HERE.

% Simulate until either the number of errors exceeds maxNumErrs
% or the number of bits processed exceeds maxNumBits.
while((totErr < maxNumErrs) && (numBits < maxNumBits))

    % Check if the user clicked the Stop button of BERTool.
    if isBERToolSimulationStopped(varargin{:})
      break
    end
  
    % --- Proceed with the simulation.
    % --- Be sure to update totErr and numBits.
    % --- INSERT YOUR CODE HERE.

end % End of loop

% Compute the BER.
ber = totErr/numBits;

О шаблоне для функции симуляции

Шаблон функции симуляции или удовлетворяет требованиям, перечисленным в разделе Requirements for Using MATLAB Functions with Bit Error Rate Analysis App, или указывает, где необходимо ввести код. В частности, шаблон:

Используйте шаблон функции симуляции

Выполните эти шаги, чтобы обновить шаблон функции симуляции с вашим собственным кодом симуляции.

Разделите обзор

Можно использовать приложение Bit Error Rate Analysis в сочетании с моделями Simulink, чтобы сгенерировать и анализировать данные о BER. Модель Simulink симулирует эффективность системы связи, которую вы хотите изучить, в то время как приложение Bit Error Rate Analysis управляет рядом симуляций с помощью модели и собирает данные о BER.

Чтобы получить доступ к поддержке приложения Bit Error Rate Analysis, связанного с моделями Simulink, откройте вкладку Monte Carlo, и затем установите параметр Simulation environment на Simulink. При использовании параллельной обработки выход должен быть сохранен в переменную рабочей области так, чтобы параллельный рабочий механизм мог собрать результаты. Например, сохраните выход блока Error Rate Calculation к переменной рабочей области при помощи блока Signal To Workspace, сконфигурированного, чтобы сохранить выход в имя, заданное для BER variable name.

Для получения дополнительной информации о доверительных интервалах и аппроксимировании кривыми для данных моделирования, смотрите Доверительные интервалы Графика и разделы Точек BER Подгонки Кривой, соответственно.

Используйте модель Simulink с приложением Bit Error Rate Analysis

В этом примере показано, как приложение Bit Error Rate Analysis может управлять рядом симуляций модели Simulink и как можно варьироваться график. Этот рисунок показывает commgraycode модель.

Чтобы запустить этот пример, выполните эти шаги.

Для другого примера, который использует приложение Bit Error Rate Analysis, чтобы управлять рядом симуляций Simulink, см. Подготовить Модель Simulink для Использования с примером Приложения Bit Error Rate Analysis на странице с описанием приложения Bit Error Rate Analysis.

Присвойте критерий остановки модели

Когда вы создаете модель Simulink для использования с приложением Bit Error Rate Analysis, необходимо настроить его так, чтобы симуляция закончилась, когда это или обнаруживает целевое количество ошибок или обрабатывает максимальное количество битов, какой бы ни происходит сначала. Для получения дополнительной информации об этом требовании, смотрите раздел Requirements for Using Simulink Models with Bit Error Rate Analysis App.

После создания вашей модели Simulink, определенной целевой номер ошибок и максимальное количество битов на вкладке Monte Carlo приложения Bit Error Rate Analysis.

Как правило, значение параметров Number of errors, по крайней мере, 100 производит точный коэффициент ошибок. Значение Number of bits препятствует тому, чтобы симуляция запускалась слишком долго, особенно в больших значениях E _b/N0. Однако, если значение Number of bits так мало, что симуляция собирает очень немного ошибок, коэффициент ошибок не может быть точным. Можно использовать доверительные интервалы, чтобы измерить точность коэффициентов ошибок, которые производит симуляция. Большие доверительные интервалы приводят к менее точным вычисленным коэффициентам ошибок.

Можно также нажать Stop в диалоговом окне Monte Carlo Simulation, чтобы остановить ряд симуляций преждевременно.

Данные об управлении в средстве просмотра данных

Средство просмотра данных дает вам гибкость, чтобы переименовать и удалить наборы данных и переупорядочить столбцы в средстве просмотра данных.

Экспортируйте приложение Bit Error Rate Analysis Набор данных

Приложение Bit Error Rate Analysis позволяет вам экспортировать отдельные наборы данных в рабочее пространство MATLAB или в MAT-файлы. Экспортирование данных позволяет вам обработать данные вне приложения Bit Error Rate Analysis. Например, создать настроенный отображает данные об использовании на графике из приложения Bit Error Rate Analysis, экспортируйте набор данных приложения в рабочее пространство MATLAB и используйте любую из команд графического вывода в MATLAB. Чтобы повторно импортировать структуру позже, смотрите Импорт приложение Bit Error Rate Analysis раздел Data Set.

Чтобы экспортировать отдельный набор данных, выполните эти шаги.

Исследуйте экспортируемую структуру

В этом разделе описываются содержимое структуры, которую приложение Bit Error Rate Analysis экспортирует в рабочую область или в MAT-файл. Эта таблица описывает поля экспортируемой структуры данных. Когда это необходимо, чтобы управлять экспортированными данными, полями, которые являются самыми релевантными, является paramsEvaled и data.

Поля параметра

params и paramsEvaled поля похожи друг на друга, за исключением того, что params описывает точное состояние пользовательского интерфейса, тогда как paramsEvaled указывает на значения, которые на самом деле используются для расчетов. Например, в теоретической системе с каналом AWGN, params записи, но paramsEvaled не использует параметр порядка разнообразия. Порядок разнообразия не используется в расчетах, потому что это важно только для систем с каналами Рейли. Как другой пример, если вы вводите [0:3]+1 в пользовательском интерфейсе как область значений значений E _b/N0, params указывает на [0:3]+1, тогда как paramsEvaled указывает на 1 2 3 4.

Длина и точное содержимое paramsEvaled зависьте от набора данных, потому что только релевантная информация появляется. Если значение содержимого paramsEvaled не ясно после контроля, один способ узнать больше состоит в том, чтобы повторно импортировать набор данных в приложение Bit Error Rate Analysis и смотреть значения параметров, которые появляются в пользовательском интерфейсе.

Поле данных

Если ваша экспортируемая переменная рабочей области называется ber0, поле ber0.data массив ячеек, который содержит числовые результаты в этих векторах:

Сохраните приложение Bit Error Rate Analysis Сеанс

Приложение Bit Error Rate Analysis позволяет вам сохранить целый сеанс. Эта функция полезна, если ваш сеанс содержит несколько наборов данных, к которым вы хотите возвратиться на более позднем сеансе. Чтобы повторно импортировать сохраненный сеанс, см. Открытое Предыдущее приложение Bit Error Rate Analysis раздел Session.

Чтобы сохранить целый сеанс приложения Bit Error Rate Analysis, выполните эти шаги.

Приложение Bit Error Rate Analysis сохраняет данные в файле MAT или двоичном файле, который записывает все наборы данных в настоящее время в средстве просмотра данных наряду с параметрами пользовательского интерфейса, сопоставленными с наборами данных.

Импортируйте приложение Bit Error Rate Analysis Набор данных

Приложение Bit Error Rate Analysis позволяет вам повторно импортировать отдельные наборы данных, которые вы ранее экспортировали в структуру. Для получения дополнительной информации об экспорте наборов данных из приложения Bit Error Rate Analysis, смотрите Экспорт приложение Bit Error Rate Analysis раздел Data Set.

Чтобы импортировать отдельный набор данных, который вы ранее экспортировали от приложения Bit Error Rate Analysis до структуры, выполните эти шаги.

После того, как вы отклоните диалоговое окно Data Import (и диалоговое окно выбора файла, в случае MAT-файла), средство просмотра данных показывает недавно импортированному набору данных и Окну рисунка BER соответствующий график.

Откройте Предыдущее приложение Bit Error Rate Analysis Сеанс

Приложение Bit Error Rate Analysis позволяет вам открыть предыдущие сохраненные сеансы. Для получения дополнительной информации об экспорте наборов данных из приложения Bit Error Rate Analysis, смотрите Сохранение приложение Bit Error Rate Analysis раздел Session.

Чтобы заменить наборы данных в средстве просмотра данных с наборами данных от предыдущего сеанса приложения Bit Error Rate Analysis, выполните эти шаги.

После того, как приложение Bit Error Rate Analysis читает файл сеанса, средство просмотра данных показывает наборы данных из файла.

Если сеанс приложения Bit Error Rate Analysis требует конкретных переменных рабочей области, что вы сохраненный отдельно в MAT-файле, можно получить их при помощи load функция в командной строке MATLAB. Например, чтобы загрузить сеанс приложения Bit Error Rate Analysis под названием ber_analysis_filename.mat введите эту команду.

load ber_analysis_filename.mat