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基于System View的比特誤碼率測試的仿真
作者：
時(shí)間：2012-11-07
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1System View概述
Elanix的System View是一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)系統設計、仿真和分析的可視化環(huán)境，是一個(gè)適合多種操作系統的單機和網(wǎng)絡(luò )平臺。在System View環(huán)境下，可以構造各種復雜的模擬、數字、數?；旌舷到y和各種速率的系統，可用于線(xiàn)性或非線(xiàn)性控制、通信系統的設計和仿真。System View有諸多優(yōu)點(diǎn)：直觀(guān)、簡(jiǎn)單、易用；支持多速率系統和并行系統；無(wú)限制分層結構；豐富的功能模塊；廣泛的濾波和線(xiàn)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(guān)鍵問(wèn)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(gè)高斯噪聲信道（AWGN），輸入信號經(jīng)過(guò)AWGN信道后在輸出端進(jìn)行硬判斷，當帶有噪聲的接收信號大于判決電平時(shí)，輸出判為1，此時(shí)的原參照信號如果為0，則產(chǎn)生誤碼。
為了便于對各個(gè)系統進(jìn)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(lái)表示，即Eb/N0，對基帶信號，定義信噪比為： 
這里的A為信號的幅度（通常取歸一化值），R=1/T是信號的數據率。在仿真過(guò)程中，為了能得到一個(gè)通信系統的RBE曲線(xiàn)，通常需要在信號源或噪聲源后邊加入一個(gè)增益圖符來(lái)控制信噪比的大小，System View仿真時(shí)應用此種方法（在噪聲源后面加入增益圖符）。受控的增益圖符需要在系統菜單中設置全局關(guān)聯(lián)變量，以便每一個(gè)測試循環(huán)完成后將系統參數改變到下一個(gè)信噪比值，全局關(guān)聯(lián)變量的設置方法在下述內容中介紹。
2.2全局關(guān)聯(lián)變量的設置
當一個(gè)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(xiàn)，還必須將噪聲增益控制與系統循環(huán)次數進(jìn)行全局變量關(guān)聯(lián)，使信道的信噪比（RSN）由0 dB開(kāi)始逐步加大，即噪聲逐步減小，噪聲每次減小的步長(cháng)與循環(huán)次數相關(guān)。設置的方法是：?jiǎn)螕鬝ystem View主菜單中的“Tools”選項，選擇“Global Parameter Links”，這時(shí)出現如圖1所示參數設置欄，在“Select System Token”中選擇要關(guān)聯(lián)的全局變量，圖中選擇了Gain圖符，如果設定每次循環(huán)后將信噪比遞增1 dB，即噪聲減小1 dB，則應在算術(shù)運算關(guān)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(huán)次數。
2.3設置系統仿真時(shí)間
在進(jìn)行系統仿真之前首先必須對定時(shí)參數進(jìn)行設置，系統的定時(shí)設定直接影響著(zhù)系統仿真的效果甚至仿真結果的正確性。同時(shí)，定時(shí)參數的設置也直接影響系統仿真的精度，因此選取定時(shí)參數必須十分的注意，這也是初學(xué)者應重點(diǎn)掌握的內容，采樣速率過(guò)高增加仿真的時(shí)間，過(guò)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(shí)按鈕則彈出系統定時(shí)設定窗口。
在進(jìn)行定時(shí)窗口設置時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
（1）起始和終止時(shí)間控制了系統運行的時(shí)間范圍，System View要求終止時(shí)間值應大于起始時(shí)間值。
（2）采樣速率/采樣間隔控制著(zhù)時(shí)間步長(cháng)，這2個(gè)值是相互關(guān)聯(lián)的2個(gè)系統參數 
改變其中一個(gè)數值，系統會(huì )自動(dòng)修改另一個(gè)。System View是基于數字信號處理的模型分析軟件，因此不論是模擬系統還是數字系統，System View總是要執行數字化處理。所以采樣速率的選取必須遵循采樣定律，否則將產(chǎn)生錯誤，很多System View仿真錯誤就是由此產(chǎn)生的。對于連續時(shí)間系統的仿真，系統的采樣率必須定義為該系統最高頻率的3～4倍。
（3）采樣點(diǎn)數指定了系統仿真過(guò)程中總的采樣點(diǎn)個(gè)數，其基本運算關(guān)系為：
采樣點(diǎn)數=(終止時(shí)間－起始時(shí)間)×采樣速率＋1
根據這個(gè)關(guān)系式，在采樣速率不變時(shí)，System View將遵循下列規則自動(dòng)修改參數：
①如果用戶(hù)改變了采樣點(diǎn)數，則System View不改變起始時(shí)間，但會(huì )根據新的采樣間隔修改終止時(shí)間。
②如果用戶(hù)對起始時(shí)間和終止時(shí)間中的一個(gè)或全部做了修改，則采樣點(diǎn)數會(huì )被自動(dòng)修改。
③采樣點(diǎn)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(hù)自行修改，否則系統會(huì )一直保持到固定的采樣點(diǎn)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(shí)間的選取也要特別注意，系統單循環(huán)仿真時(shí)間應該比計數器一個(gè)循環(huán)總計數時(shí)間要長(cháng)。也可以通過(guò)系統采樣點(diǎn)數的設置來(lái)滿(mǎn)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(hù)數據進(jìn)行Fourier變換時(shí)，根據時(shí)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(diǎn)數
（5）系統的循環(huán)次數提供了用戶(hù)系統自動(dòng)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(wèn)題
在RBE測試模型建立完之后，與計算曲線(xiàn)密切相關(guān)的另一個(gè)重要問(wèn)題是整個(gè)系統的定時(shí)問(wèn)題，因為System View是一個(gè)多速率系統，在所有系統仿真模塊中可能同時(shí)存在不同采樣速率的功能圖符，并且經(jīng)過(guò)許多濾波器、編碼器時(shí)，會(huì )產(chǎn)生固有的處理延時(shí)。RBE計數器圖符具有兩個(gè)輸入，原則上每個(gè)采樣進(jìn)行一個(gè)比特的檢驗判斷，因此兩個(gè)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(gè)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(shí)問(wèn)題。計數器兩個(gè)輸入端的時(shí)間差，即系統的延時(shí)有2種方法得到：
第一種方法：對一些簡(jiǎn)單的系統，可以通過(guò)計算逐個(gè)模塊的時(shí)延，最后推算出系統的總的群延時(shí)時(shí)間。如在BCH編碼、譯碼的RBE測試仿真實(shí)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(guò)理論推算時(shí)，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(gè)輸入端信號）之間的相關(guān)運算來(lái)求出其系統的群延時(shí)，卷積碼的RBE的測試仿真實(shí)例中用的就是此方法。為了說(shuō)明這兩種定時(shí)方法，下面舉出兩個(gè)實(shí)例分別論述。
3 RBE測試仿真實(shí)例
3.1 BCH編碼譯碼RBE測試系統的仿真
BCH碼是循環(huán)碼的一個(gè)重要子類(lèi)，他具有糾正多個(gè)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(lèi)碼?？梢愿鶕蟮募m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(gè)［7,4］ BCH編碼、譯碼的RBE測試系統來(lái)說(shuō)明BCH碼RBE系統的System View仿真過(guò)程。圖2是本例的仿真電路圖。
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