比特誤碼率仿真

0.采樣信號的性質在Matlad中，我們使用一系列的數(shù)字或樣本代表連續(xù)時間的信號，而這些數(shù)字或樣本通常存儲在一個向量或矩陣中。在進行比特誤碼率(bit-error-rate)實驗前，我們必須準確理解這些樣本的含義，以及信號代表的哪些方面，樣本代表的數(shù)值。我們必須知道連續(xù)樣本間的時間間隔。就通訊模擬而言，樣本的數(shù)值代表在一個特定時間內(nèi)連續(xù)時間信號的實時振幅。假定振幅是電壓的度量衡。連續(xù)樣本之間的時間定義為Ts。這告知我們連續(xù)時間信號的取樣頻率。我們通常指定取樣頻率為Fs,這是Ts的間隔，而不是指定Ts。為方便起見，通常將數(shù)值1代表1伏電壓，并且通常假定電阻為1歐姆。有了電阻的概念，我們就可以進行分配。對于我們的模擬，用一系列的樣本來代表連續(xù)時間信號，數(shù)值單位為瓦特，代表1歐姆的電阻。通常，取樣頻率為8khz，但是也通常使用其它的取樣頻率，所以每次都需要明確規(guī)定。假定我們有一個信號x(n)--一個樣本號碼的指數(shù)。我們將信號的瞬時功率定義為balala。換句話說，一個樣本的瞬時功率就是那個樣本的平方數(shù)值。樣本電壓單位為伏特，功率單位為瓦特。一個更有用的數(shù)量是平均功率，簡而言之就是在信號中，每個巖本瞬時功率的平均值。如果信號平均值為0，或者沒有DC值，看到此變化，信號平均功率也可相應得出。因為：此差額正是平方數(shù)值的平均值，同平均功率一樣。所以如果沒有DC，通過差額也能夠計算出平均功率。使用(variance)差額得出信號平均功率時需要小心。此技術只能在信號平均值為0時才有效。如果平均值不為0時，必須使用Babala.當然，無論平均是是否為0，使用Balala都有效。原理誤碼率測試需要信號發(fā)射機、信號接受機、通道。我們用可以產(chǎn)生長序列隨機位的數(shù)據(jù)的發(fā)射機作為信號輸入端，發(fā)射機調(diào)制某種形式的數(shù)字信號，然后把這些數(shù)據(jù)發(fā)送到一個模擬通道，這個通道是通過注入一定信噪比的噪聲到信號傳輸過程中來實現(xiàn)的，在接收機端接收機接受解調(diào)信號，產(chǎn)生一個恢復的序列。最后，比較接收到的比特和發(fā)射位并計算錯誤率。誤碼率通常被描述為二維圖，縱坐標是信號噪聲比SNR，橫坐標是誤碼率。要創(chuàng)建一個誤碼率與信噪比的圖，繪制一系列的點，這些點都要在特定的SNR值下模擬運行。具體步湊如下：過程2.1模擬的第一步就是使用發(fā)射器創(chuàng)建一個由偽隨機位序列數(shù)字調(diào)制信號，一旦創(chuàng)建了這個信號x(n)，我們就要做一些測量。2.2設置SNR2.3定義Eb每比特信號能源是總能量除以信號的位數(shù)。也可以表達為能量每平均信號功率乘以一個位的時間，無論哪種表達方式E總可以用下面的公式:Bbitn=12.4計算N0定義SNR和每比特能量后就該計算噪聲功率頻譜度，所有我們需要做的事故分割信噪比提供轉換分貝的信噪比的比率。N0它告訴我們1.0hz帶寬的信號噪聲功率是多大。n=eb/ebno2.5計算5為了找到噪聲功率分均方差，就要先找到噪聲帶寬。對于一個真正的信號x(n),fs的采樣，噪聲帶寬是采樣率的一半，我們找到乘以噪聲帶寬的噪聲功率普密度的平均噪聲功率。5fs*n。=22.6產(chǎn)生噪音盡管matlab的通信工具箱有生成附加高斯白噪聲的函數(shù)，我們將使用標準內(nèi)置函數(shù)來生成附加高斯白噪聲。由于白噪聲均值為0,所以它具有一致的(power不曉得咋翻)和方差。我們需要生成一個與信號矢量x(n)相同長度的噪聲向量，且方差為5W。Matlab函數(shù)‘randn’用于生成一組均值為0方差為1正態(tài)分布的隨機數(shù)。為使生成的隨機數(shù)方差為5n ，我們直接將生成的隨機數(shù)乘以偵廠，生成噪聲向量‘n’為n=sqrt(pn)*randn(1,length(x))2.7添加噪聲通過疊加噪聲向量到信號向量，我們生成了含噪信號。如果進行固定點仿真。需將得到的含噪信號除以最大絕對值來進行歸一化，這樣含噪信號的幅度將會在土1.0的范圍內(nèi)。否則，我們就可以直接將信號向量x與噪聲向量n直接相加便得到含噪信號向量。y=x+n2.8接受仿真機一旦我們得到含噪信號，我們使用接收機來解調(diào)這個信號。接收機生成一串解調(diào)碼，通過與發(fā)射碼比較，已決定有多少位解調(diào)碼錯誤。2.9決定偏移一旦我們創(chuàng)建了噪聲信號向量，我們就要使用接收機來解調(diào)這個信號，接收器將產(chǎn)生一個序列解調(diào)位，我們必須比較，以確定多少錯誤解調(diào)位傳輸?shù)谋忍匦蛄小?.9確定偏移由于接收機內(nèi)部濾波和其他導致延時的操作，接受碼和發(fā)射碼之間會存在一定的偏移。在我們比較解調(diào)前后碼字之前，首先需明確這個偏移。一種方法就是計算兩個序列的相關函數(shù)，找到相關函數(shù)峰值。假設我們的發(fā)射碼儲存為向量‘tx’，接受碼存儲為‘rx’。由于接收機當濾波器(fillingandflushing)會產(chǎn)生一些無關輸出，接受碼相比于發(fā)射碼會包含更多的碼位。如果發(fā)射碼向量長為ltx，接收碼向量長為lrx，偏移的可能范圍在0到lrx-ltx-1的范圍之內(nèi)。我們可通過計算兩個向量的偏交叉相關函數(shù)來得到這個偏移。使用matlab，通過如下循環(huán)，我們可以得到tx和rx兩個向量的偏交叉相關函數(shù)‘cor’，得到的向量‘cor’是發(fā)射碼和接收碼之間在所有可能的延遲范圍內(nèi)的偏交叉相關向量。我們需要找到‘cor’向量中最大值的位號，即發(fā)射碼與接收碼之間的偏移。因為matlab中數(shù)列元素的標號是1：N而不是0：N-1，所以cor向量中最大值的位號應減1.通過matlab，我們得出正確的位偏移‘off’為：2.10產(chǎn)生誤差向量一旦我們得知發(fā)射碼與接收碼向量之間的偏移，接下來便可以計算位差了。由于每位只能取0和1,位差很容易識別。只要某位有位差，那么位差即為正負1,如果沒有，則位差為0.通過matlab，由發(fā)射碼向量tx，接收碼向量rx以及偏移向量off，我們計算出誤差向量err=tx-rx(off+1:length(tx)+off)2.11計算位的錯誤誤差向量‘err’中只要有位差，相應位元素即為非0.我們需統(tǒng)計向量中非零元素的個數(shù)，及仿真中的位差數(shù)。通過matlab，我們由err計算出位差數(shù)te-sum(abs(err))2.12計算誤碼率每進行一次誤碼率仿真，我們需發(fā)射和接收一定數(shù)量的碼字。我們計算出接收碼中多少位出錯，然后除以發(fā)射碼的總位數(shù)，即得到誤碼率。通過matlab，我們計算出誤碼率berber=te/length(tx)3.0仿真結果3.1統(tǒng)計有效性當誤碼率很高時，說明很多位出錯，最壞情況下的誤碼率是10-2在這一點上，調(diào)制解調(diào)器基本上是無用的。大多數(shù)通信系統(tǒng)要求誤碼率幅度低于10-2，即使是百分之一的誤碼率也認為很高。我們通常繪制誤碼率的曲線，應該繪制足夠多的點來覆蓋分布廣泛的誤碼率。在信噪比很高的情況下，就很難做到，因為誤碼率會變得很低。例如：誤碼率為10-6意味著百萬分之一的位出錯，如果我們測試信號只包含1000位，誤碼率就很難出現(xiàn)。為了模擬的意義，必須產(chǎn)生一些錯誤的數(shù)量。如果一個模擬沒有生成錯誤，這并不意味著沒有誤碼率，它意味著傳播的數(shù)據(jù)的位不夠長。作為一個經(jīng)驗法則，為了增強誤碼