Instrukcja VisSim cz III BER, E i T, semestr VI, Instrukcje-technika cygrowa II
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POLITECHNIKA OPOLSKA
K
ATEDRA
A
UTOMATYKI
,
E
LEKTRONIKI
I
I
NFORMATYKI
LABORATORIUM ELEKTRONIKI
Projektowanie i Symulacja
Systemów Telekomunikacyjnych
COMMSIM 2001
Analiza Stopy Bł
ę
du
Laboratorium Elektroniki
Analiza Stopy Bł
ę
du
Analiza Stopy Bł
ę
du
Cel
ć
wiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem wyznaczenia liczby błędów powstałych
podczas transmisji zmodulowanego sygnału zaszumionym torem transmisyjnym.
Opis programu
ć
wiczenia
BIT ERROR RATE SIMULATION
10
0
BER vs. Es/No (dB)
PRESS HERE FOR INFO
(Use Right Mouse Button)
10
-1
Theoretical QPSK BER
performance:
EbNo
error rate
Eb/No
Pe
BER Curve
Control
Trg
y
x
10
-2
Eb/No= 2 dB => Pe= 3.2e-2
Eb/No= 4 dB => Pe= 1.0e-2
Eb/No= 6 dB => Pe= 2.0e-3
To clear the BER Plot,
press "Clear Overplot" in plot setup,
or uncheck the "Over Plot" option.
10
-3
Note: Es/No= Eb/No + 3 dB
10
-4
sym
QPSK Mod
Fc= 0 Hz
Z
ph
Z
AWGN
Z
Es/No
10
-5
-4
-2
0
2
4
6
8
10
Eb/No (dB)
Data Source
EbNo
Es -> Eb
Data Rate= 10 sps
Receiver
error rate
in
ref
ck
Pe
num
tot
1.73639e-4
To view block parameters, or
enter compound blocks (blue),
click over the block using the right
mouse button.
Delay (0.1 sec)
BER
Bit Error Estimate
13
D:0.05 I:0.1
Error
History
10 Hz sample clock
1/2 symbol delay
Number of bit errors
$runCount
7
74868
Overall Bit Count
Rys. 1. Schemat analizowanego systemu transmisji danych.
W analizowanym układzie źródło sygnału stanowią dwa generatory ciągów losowych. Sygnały
wyjściowe generatorów są sumowane, tworząc ciąg dwu bitowych symboli.
[ck]
8191 PN
Sequence
out
Data Source
Data Rate= 10 sps
Data Rate= 10 sps
2->Sym
(MSB)
[ck]
16383 PN
Sequence
out
Rys. 2. Schemat źródła sygnału.
Ciąg ten poddawany jest modulacji QPSK. Sygnał zmodulowany przesyłany jest zaszumionym kanał
transmisyjny (Blok AWGN). Z zaszumionego sygnału zostają odtworzone wartości I oraz Q (wynik
modulacji QPSK) w bloku Integ&Dump. Wartości te z kolei są podawane na demodulator.
Demodulator przypisuje otrzymanym wartościom I, Q najbliŜsze symbole zgodnie z przypisaną
konstelacją.
Receiver
Complex
Integ&Dump
Rys. 3. Schemat odbiornika.
Z
[ck]
Z
ck
Z
QPSK
Detect
sym
Politechnika Opolska
2
Laboratorium Elektroniki
Analiza Stopy Bł
ę
du
W bloku BER symbole te są ostatecznie porównywane z wartościami poprawnymi. NaleŜy zwrócić
uwagę, Ŝe wejściowy sygnał synchronizujący blok BER jest przesunięty i ½ symbolu, aby próbkować
dane dokładnie w punkcie środkowym symbolu. Dodatkowo wymagane jest opóźnienie sygnału
danych odniesienia o jeden symbol, w celu synchronizacji z otrzymanym ciągiem danych wyjściowych.
NaleŜy wprowadzić opóźnienie o tyle jednostek ile przypada kroków symulacji na jeden symbol (w ten
sposób otrzymamy opóźnienie o jeden symbol).
Wynik bloku BER oraz wartości stosunku sygnału do szumu (Es/No) z bloku AWGN są podawane do
bloku BER Curve Control. Po zakończeniu całej symulacji blok ten generuje wiadomość
podsumowującą wszystkie pojedyncze uruchomienia.
10
0
BER vs. Es/No (dB)
10
-1
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
-4
-2
0
2
4
6
8
10
Eb/No (dB)
Rys. 4. RóŜne sposoby przedstawienia wyników analizy stopy błędów.
Realizacja programu
ć
wiczenia
Dzięki zastosowaniu bloku o nazwie BER Curve Control moŜemy wykonać do ośmiu uruchomień
podczas jednej symulacji tego samego układu. KaŜde uruchomienie moŜe być wykonana z inną
wartością jego czasu trwania oraz inną wartością stosunku sygnału do szumu kanału transmisyjnego.
Po zakończeniu wszystkich uruchomień wyniki otrzymanych błędów są przedstawione na ekranie w
postaci raportu lub mogą być wyświetlone w postaci wykresu (Rys. 4).
W celu poprawnego działania, naleŜy zaznaczyć opcję „Auto Restart” dostępną w ustawieniach
symulacji. RównieŜ czas zatrzymania powinien być dopasowany lub przewyŜszać najdłuŜszą wartość
czasu trwania wskazaną w bloku sterującym BER Control Block.
Rys. 5. Wymagane ustawienia w blokach sterujących.
UŜytkownik w bloku BER Control Block określa liczbę kolejnych uruchomień symulacji i dla kaŜdej z
nich wprowadza czas trwania (w sekundach). śądany stosunek Es/No dla kaŜdej pojedynczej
Politechnika Opolska
3
Laboratorium Elektroniki
Analiza Stopy Bł
ę
du
symulacji jest określany w bloku AWGN, wraz z szerokością pasma szumów (zwykle równą szybkości
bitowej) oraz średnią mocą zespoloną sygnału referencyjnego.
NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe aby otrzymać Es, naleŜy zamienić Eb w Es, w zaleŜności od liczby bitów
przypadających na jeden symbol. Następnie wartość ta będzie juŜ parametrem. Wyjścia bloku BER
Control są sygnałami wejściowymi bloku rysującego.
Rys. 6. Konfiguracja kanału transmisyjnego.
Na koniec kaŜdej symulacji, końcowa wartość stosunku bitów błędu (otrzymana z bloku BER) i
aktualnie uŜywana podczas symulacji wartość stosunku Es/No (z bloku AWGN) są odczytywane i
zapamiętane w celu zestawienia wynikowej krzywej BER. NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe czas trwania
zwiększa się jeśli wartość Eb/No (SNR) wzrasta. Wynika to z tego, Ŝe jeśli rośnie SNR generowanych
jest coraz mniej błędów, a więc aby w miarę dokładnie oszacować stopę błędów naleŜy wydłuŜyć czas
trwania obserwacji.
Programu
ć
wiczenia
Podczas ćwiczenia naleŜy przeprowadzić obserwacje wpływu parametrów całego układu na jakość
transmisji. W szczególności naleŜy określić wpływ wartości stosunku Es/No oraz czasu trwania
obserwacji na liczbę otrzymanych błędów. Obserwacje powtórzyć dla innych sposobów modulacji oraz
innych ciągów wejściowych.
Opis poszczególnych bloków programu
PSK Modulator
Blok ten dokonuje modulacji PSK (Phase Shift Keying PSK) sygnału wejściowego w oparciu o
wybrane parametry modulacji. MoŜna wybrać jeden z dwóch trybów pracy modulatora: wytwarzający
sygnał wyjściowy w dziedzinie zespolonej (Complex) lub dziedzinie rzeczywistej (Real). Dostępne są
następujące układy pracy: BPSK, QPSK, 8-PSK oraz 16-PSK. Blok ten naleŜy do grupy modulatorów
cyfrowych. W przypadku modulacji PSK, informacja cyfrowa jest zamieniana w zmiany fazy sygnału
nośnego wybierane spośród zbioru znanych stanów. Amplituda nośnej pozostaje stała. Jako sygnał
wejściowy moŜna podać sygnał binarny (obejmuje tylko modulację BPSK) lub symbole, a następnie
przekształca je w punkty umieszczone na konstelacji w sposób określony przez odwzorowanie
zawarte w dołączonym pliku. Na wejściu wykonywane jest przekształcenie z dziedziny rzeczywistej do
całkowitej (zaokrąglanie).
x – Sygnał danych wejściowych (binarny lub symbol #)
y1 – Sygnał zmodulowany ([Re, Im] w przypadku modulacji w dziedzinie zespolonej (Complex))
y2 – Niezmodulowana faza nośnej (rad) [opcja]
Politechnika Opolska
4
Laboratorium Elektroniki
Analiza Stopy Bł
ę
du
y
( )
=
Ae
f
(
2
p
f
c
t
+
q
d
+
f
)
f =
pq
r
1
180
y
2
( )
=
p +
f
c
t
q
q
d
( )
x
= faza danych (sygnału wejściowego)
PSK Type
Wskazuje sposób modulacji. Menu umoŜliwia wybranie modulacji: BPSK, QPSK, 8-PSK oraz 16-PSK.
Translation Frequency
Określa częstotliwość fali nośnej f
c
w Hz. MoŜe być ustawiona na zero, jeśli pracujemy w trybie
zespolonym (Complex).
Amplitude
Określa amplitudę sygnału nośnej A w voltach.
r
w stopniach względem ustawienia początkowego. Wartości dodatnie
określają obrót w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara. Początkowa wartość
pierwszej konstelacji wynosi
0
radianów dla modulacji BPSK, i obrót o
q
p
/n radianów kaŜdej następnej,
gdzie
n
jest rozmiarem konstelacji.
Gain Imbalance
Określa wzmocnienie nierównowagi (Q względem I) modulatora w jednostkach dBs. Wartość dodatnia
odpowiada większej mocy na osi Kwadraturowej (Quadrature axis) niŜ na osi fazy (In-phase axis).
Phase Imbalance
Określa nierównowagę fazy modulatora w stopniach, jako odchylenie od wartości idealnej. Wartość
dodatnia odpowiada obrotowi zgodnemu z ruchem wskazówek zegara osi Q względem osi I. Na
przykład: 10
°
nierównowagi powoduje powstanie kąta równego 80
°
pomiędzy osią Q i I, zamiast kąta
idealnego (90
°
).
Select File
Otwiera menu z moŜliwością wyboru pliku zawierającego konstelację dla wybranej modulacji PSK.
Browse File
UmoŜliwia otwarcie zaznaczonego pliku z konstelacją dla modulacji PSK w Notatniku.
PSK File Path
Określa ścieŜkę DOS-ową do docelowego pliku z konstelacją modulacji PSK. Format pliku jest
opisany poniŜej:
File header
modulation keyword
symbol # for 1st constellation point, symbol # for 2nd constellation point
...
symbol # for last constellation point
next modulation keyword [optional]
symbol # ...
[optional]
Dostępne słowa kluczowe modulacji, to: bpsk, qpsk, 8psk oraz 16psk. Muszą być napisane małymi
literami. Numeracja punktów konstelacji zaczyna się od dodatniej połowy osi I i postępuje przeciwnie
do ruchu wskazówek zegara. KaŜdy plik odzwierciedlający moŜe zawierać wiele odzwierciedleń
modulacyjnych – jedno odzwierciedlenie dla kaŜdego schematu modulującego. PoniŜej przedstawiono
przykład odwzorowania kodu Gray’a dla modulacji 8psk. Kodowanie kodem Gray’a powoduje, Ŝe
sąsiednie punkty konstelacji róŜnią się pomiędzy sobą tylko jednym bitem.
PSK Map File: Gray Coded Mapping
8psk
Politechnika Opolska
5
t
t
2
Constellation Rotation
Określa rotację konstelacji
[ Pobierz całość w formacie PDF ]