基于System View的比特誤碼率測試的仿真
Elanix的System View是一個完整的動態系統設計、仿真和分析的可視化環境,是一個適合多種操作系統的單機和網絡平臺。在System View環境下,可以構造各種復雜的模擬、數字、數模混合系統和各種速率的系統,可用于線性或非線性控制、通信系統的設計和仿真。System View有諸多優點:直觀、簡單、易用;支持多速率系統和并行系統;無限制分層結構;豐富的功能模塊;廣泛的濾波和線性系統設計;可擴展性。
2誤碼率測試仿真原理及其仿真的關鍵問題
2.1誤碼率測試仿真原理
在仿真系統中,信道模擬成一個高斯噪聲信道(AWGN),輸入信號經過AWGN信道后在輸出端進行硬判斷,當帶有噪聲的接收信號大于判決電平時,輸出判為1,此時的原參照信號如果為0,則產生誤碼。
為了便于對各個系統進行比較,通常將信噪比用每比特所攜帶的能量除以噪聲功率譜密度來表示,即Eb/N0,對基帶信號,定義信噪比為:
2.2全局關聯變量的設置
當一個高斯噪聲信道的RBE測試模型設置基本完畢后,并不能繪出完整正確的RBE/RSN曲線,還必須將噪聲增益控制與系統循環次數進行全局變量關聯,使信道的信噪比(RSN)由0 dB開始逐步加大,即噪聲逐步減小,噪聲每次減小的步長與循環次數相關。設置的方法是:單擊System View主菜單中的“Tools”選項,選擇“Global Parameter Links”,這時出現如圖1所示參數設置欄,在“Select System Token”中選擇要關聯的全局變量,圖中選擇了Gain圖符,如果設定每次循環后將信噪比遞增1 dB,即噪聲減小1 dB,則應在算術運算關系定義欄“Define Algebraic Relation F[Gi,Vi]”內將F[Gi,Vi]的值設置為-c1,這里c1為系統變量“Current System Loop”的系統循環次數。
2.3設置系統仿真時間
在進行系統仿真之前首先必須對定時參數進行設置,系統的定時設定直接影響著系統仿真的效果甚至仿真結果的正確性。同時,定時參數的設置也直接影響系統仿真的精度,因此選取定時參數必須十分的注意,這也是初學者應重點掌握的內容,采樣速率過高增加仿真的時間,過低則有可能得不到正確的仿真結果。單擊設計窗口工具欄上的系統定時按鈕則彈出系統定時設定窗口。
在進行定時窗口設置時要注意以下幾點:
(1)起始和終止時間控制了系統運行的時間范圍,System View要求終止時間值應大于起始時間值。
(2)采樣速率/采樣間隔控制著時間步長,這2個值是相互關聯的2個系統參數
(3)采樣點數指定了系統仿真過程中總的采樣點個數,其基本運算關系為:
采樣點數=(終止時間-起始時間)×采樣速率+1
根據這個關系式,在采樣速率不變時,System View將遵循下列規則自動修改參數:
①如果用戶改變了采樣點數,則System View不改變起始時間,但會根據新的采樣間隔修改終止時間。
②如果用戶對起始時間和終止時間中的一個或全部做了修改,則采樣點數會被自動修改。
③采樣點數只能是整數,若計算值不是整數,System View將取其近似整數值。除非用戶自行修改,否則系統會一直保持到固定的采樣點數。
在RBE測試試驗仿真中,除了對系統采樣頻率要十分重視外,采樣時間的選取也要特別注意,系統單循環仿真時間應該比計數器一個循環總計數時間要長。也可以通過系統采樣點數的設置來滿足此條件(否則可能出現計算的RBE值都為0)。
(4)頻率分辨率是指系統對用戶數據進行Fourier變換時,根據時間序列所得到的頻率分辨率,其值為:
頻率分辨率=采樣速率/采樣點數
(5)系統的循環次數提供了用戶系統自動重復運行的功能。有reset system on loop和pause on loop 兩種重復運行方式。
2.4RBE測試中的系統同步問題
在RBE測試模型建立完之后,與計算曲線密切相關的另一個重要問題是整個系統的定時問題,因為System View是一個多速率系統,在所有系統仿真模塊中可能同時存在不同采樣速率的功能圖符,并且經過許多濾波器、編碼器時,會產生固有的處理延時。RBE計數器圖符具有兩個輸入,原則上每個采樣進行一個比特的檢驗判斷,因此兩個輸入必須是嚴格的位同步才能判決正確。嚴格地講,應該是兩個輸入的采樣率必須完全一致且絕對同步,這就要涉及到系統的定時問題。計數器兩個輸入端的時間差,即系統的延時有2種方法得到:
第一種方法:對一些簡單的系統,可以通過計算逐個模塊的時延,最后推算出系統的總的群延時時間。如在BCH編碼、譯碼的RBE測試仿真實例中就是用此種方法。
第二種方法:當遇到非常復雜的系統模型或不易通過理論推算時,可以用原始輸入信號與輸出信號(在此例中是計數器的兩個輸入端信號)之間的相關運算來求出其系統的群延時,卷積碼的RBE的測試仿真實例中用的就是此方法。為了說明這兩種定時方法,下面舉出兩個實例分別論述。
3 RBE測試仿真實例
3.1 BCH編碼譯碼RBE測試系統的仿真
BCH碼是循環碼的一個重要子類,他具有糾正多個錯誤的能力,BCH碼有嚴密的代數理論,是目前研究最透徹的一類碼。可以根據所要求的糾錯能力t,很容易構造出BCH碼。BCH碼的編譯碼原理理論可參考文獻[1,2],下面以一個[7,4] BCH編碼、譯碼的RBE測試系統來說明BCH碼RBE系統的System View仿真過程。圖2是本例的仿真電路圖。
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