Modeling of Digital Communication Systems using Simulink Chap

Modeling of Digital Communication Systems using Simulink Chap 2. Sinusoidal Simulink Model Chap 3. Digital Communications BER Performance in AWGN (BPSK and QPSK) EMLAB

1 목차 Chap 2. Sinusoidal Simulink Model 2. 1 A First Simulink Model 2. 2 Simulink Model of Sine Wave 2. 3 Spectrum of a Sine Wave Chap 3. Digital Communications BER Performance in AWGN (BPSK and QPSK) 3. 1 BPSK and QPSK Error Rate Performance in AWGN 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps 3. 3 Comparison of Simulated and Theoretical BER 3. 4 Alternate Simulink Model for BPSK 3. 5 Frame-Based Simulink Model 3. 6 QPSK Symbol Error Rate Performance 3. 7 BPSK Fixed Point Performance EMLAB

3 2. 1 A First Simulink Model (cont’d) Sine type : time based • Sine-type 이 time based 인 경우 연속 신호 및 이산 신호로 구분됨. (Sample time = 0 : continuous signal) (Sample time > 0 : discrete signal) EMLAB

4 2. 1 A First Simulink Model (cont’d) Sine type : Sample-based EMLAB

5 2. 2 Simulink Model of Sine Wave EMLAB

6 2. 2 Simulink Model of Sine Wave (cont’d) • Save format 을 timeseries 로 하면 시간정보와 함께 데이터가 저장되며 matlab command window 에서 마우스 오른쪽 > plot 메뉴가 생성됨. • Save format option: structure with time, structure, array, time series EMLAB

7 2. 2 Simulink Model of Sine Wave (cont’d) • Command 창에서 To workspace 블록 출력 (timeseries 선택 시) EMLAB

8 2. 2 Simulink Model of Sine Wave (cont’d) • Sample time 을 0. 05 → 0. 01 로 변경 • Phase shift 0 → π/2 로 변경 EMLAB

9 2. 3 Spectrum of Sine Wave EMLAB

10 2. 3 Spectrum of Sine Wave ① ② EMLAB

12 2. 3 Spectrum of Sine Wave (cont’d) • ① • 전력 스펙트럼 [d. BW] EMLAB

13 2. 3 Spectrum of Sine Wave (cont’d) • ② • 스펙트럼 [d. B] EMLAB

14 2. 3 Spectrum of Sine Wave (cont’d) • 스펙트럼 관찰 Sine wave – Buffer – FFT – Abs – Product – Vector scope EMLAB

buffer overlap factor 0 17 buffer overlap factor -500 buffer overlap factor 500 EMLAB

18 2. 3 Spectrum of Sine Wave (cont’d) • Variance 입력 데이터의 분산을 계산. EMLAB

19 2. 3 Spectrum of Sine Wave (cont’d) • Variance Example EMLAB

21 2. 3 Spectrum of Sine Wave (cont’d) • Running Variance Example EMLAB

23 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Step 1. EMLAB

24 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Random Integer Generator Initial seed 는 임의의 소수로 선택, 이 블록의 출력은 1초에 하나씩 생성되는 0 혹은 1의 값을 갖는 샘플. • BPSK Modulator Baseband EMLAB

25 • BPSK Constellation (phase offset [rad] : 0, pi/60, pi/5 (시계방향)) EMLAB

26 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • BPSK Demodulator Baseband • Output EMLAB

27 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Step 1 출력: 입력 데이터와 출력 데이터가 동일함. EMLAB

28 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Step 2 – AWGN 블록 추가 signal routing 블록 (Goto 및 From) 을 통해 변조 전의 파형을 스코프로 관찰. • 아래와 같은 모드 선택 가능. 예제에서는 symbol period 과 sample time 이 동일하므로 Eb/N 0 = Es/N 0. EMLAB

29 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Eb/N 0 = 100 d. B Input to BPSK Modulator Output of BPSK Demodulator Eb/N 0 = 100 d. B • Eb/N 0 = -10 d. B Input to BPSK Modulator Output of BPSK Demodulator Eb/N 0 = -10 d. B EMLAB

30 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Step 3 – AWGN 블록 통과 전 후의 BPSK 신호 관찰. (실수/허수부) EMLAB

31 • BPSK 변조된 파형 Re(Output of BPSK Modulator) Im(Output of BPSK Modulator) • + AWGN (Eb/N 0 = 4 d. B) • BPSK 복조된 파형 Input to BPSK Modulator Output of BPSK Demodulator Eb/N 0 = 4 d. B EMLAB

32 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Step 4 – 에러율 계산 블록 추가 EMLAB

34 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • 시뮬레이션 시간: 100, 000 초. 초당 심볼 수 1개. • Display: BER = 0. 0127, 에러 개수 = 1270, 전체 심볼 수 = 100, 000 개. EMLAB

35 3. 2 Construction of a Simulink Model in Simple Steps (cont’d) • Step 5 – 신호와 포트의 데이터 타입 디스플레이 및 정보 블록 추가. • 시뮬링크 창의 Display>Signals&Ports>Port Data Types 선택. EMLAB

37 3. 3 Comparison of Simulated and Theoretical BER • Matlab bertool 사용법 • Matlab command 창에 bertool 입력 EMLAB

41 3. 3 Comparison of Simulated and Theoretical BER • ② 의 속성 창에서 Target number of errors 와 Maximum number of symbols 를 각각 max. Num. Errs 및 max. Num. Bits 라는 변수로 저장. ⓑ ✔ 임의의 변수명을 넣으면 안됨. ⓒ ✔ 임의의 변수명을 넣으면 안됨. EMLAB

43 3. 3 Comparison of Simulated and Theoretical BER EMLAB