Digital Communications Ber Performance in AWGN or Fading

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BER Performance - Simulink

Um dos critérios mais utilizados para analisar o desempenho de sistemas digitais é a taxa de bits errados (BER - Bit Error Rate) definida como a probabilidade de identificação incorreta de um bit pelo circuito de decisão do receptor. A BER faz uma comparação dos bits transmitidos com os recebidos, computando o número de erros e a taxa de erros dos mesmos. Trata-se de uma medida bastante importante para situações de perda de potência e distorções no sinal transmitido devido principalmente ao meio de propagação. Este modelo considera o desempenho de BER de algumas das principais técnicas de modulação digital utilizadas em canais AWGN e canais com desvanecimento por multipercurso (Rayleigh e Rician). São elas: M-QAM,BPSK,QPSK,M-PSK e M-DPSK.

Ber performance simulink.png

Primeiramente baixe o arquivo a seguir Sistema.zip. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab: 

open_system('ber_performance')

ou 

ber_performance

Toolbox e blocos necessários

Para realização da simulação, é necessário o Communications System Toolbox™ html, pdf fornecido pelo próprio Simulink e os seguintes blocos:

Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar [Tools>Model Explorer]

Modelo e parâmetros

O modelo simula uma transmissão por frames utilizando modulações digitais em um canal com ruído AWGN ou com desvanecimento por multipercurso (Rayleigh ou Rician). Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:

Bloco Bernoulli Binary Generator
  • bitRate -> Taxa de transmissão (b/s);
  • symbolPerFrame -> Número de símbolos por frame.
Bloco Modulador Baseband and Demodulator Baseband
  • Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK,M-FSK,M-DPSK);
  • M_ary -> Ordem da modulação.
Bloco Channel
  • maxDopplerShift -> Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz);
  • delayVector -> Discrete delays of channel (s);
  • gainVector -> Average path gains (dB);
  • LOSDopplerShift -> Doppler shift of line-of-sight component (Hz);
  • KFactor -> Ratio of specular power to diffuse power;
  • inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts);
  • snr -> Relação sinal-ruído (SNR);
  • EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No).

Testes que podem ser feitos

Os testes foram realizados nas versões 2012a, 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo. Você pode alterar alguns parâmetros mesmo que a simulação esteje rodando, basta acessar novamente o bloco parâmetros do modelo.

  • Podemos ver o mapeamento dos bits modulados após o mesmo sofrer as degradações impostas pelo canal através de pontos em uma constelação pelo bloco Constellation after passing through the channel;
  • Outro teste válido é alterar o tipo de modulação utilizada para fins de comparação;
  • Observar a taxa de erro de bit, bem como o número de bits errados e transmitidos;
  • Observar o diagrama de olho dos símbolos transmitidos após os mesmos terem passado pelo canal;
  • Analisar a constelação dos símbolos transmitidos alterando da relação sinal-ruído com a simulação rodando para fins de comparação.
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