La traduction de cette page n'est pas à jour. Cliquez ici pour voir la dernière version en anglais.

Examiner le 256-QAM en utilisant Simulink

Cet exemple utilise :

Cet exemple explique comment modéliser un système de communications avec une modulation d'amplitude en quadrature (QAM), un canal de bruit blanc Gaussien additif (AWGN) et un bruit de phase en utilisant Simulink®. Ce modèle présente des diagrammes de constellations de signaux 256 QAM et effectue des calculs de taux d’erreur.

Présentation

Le modèle cm_commphasenoise simule l’effet du canal AWGN et le bruit de phase sur un signal 256-QAM. Le modèle Simulink est une représentation graphique d'un modèle mathématique de système de communications qui génère un signal aléatoire, le module avec la QAM, ajoute le canal AWGN et le bruit de phase au signal, puis démodule le signal. Ce modèle contient également des blocs pour afficher le taux d’erreur binaire et les diagrammes de constellation du signal modulé.

Le bloc Bernoulli Binary Generator génère un signal composée d’une séquence de valeurs binaires sur 8 bits dans la plage [0, 255].
Le bloc Rectangular QAM Modulator Baseband module le signal au moyen d'une QAM 256-ary en bande de base.
Le bloc AWGN Channel modélise un canal bruité en ajoutant un bruit blanc Gaussien au signal modulé.
Le bloc Phase Noise introduit du bruit à l’angle de son signal d'entrée complexe.
Le bloc Rectangular QAM Demodulator Baseband démodule le signal.

Des blocs supplémentaires du modèle vous aide à interpréter la simulation.

Le bloc Constellation Diagram affiche les diagrammes de constellation du signal avec le bruit de phase et le canal AWGN ajoutés.
Le bloc Error Rate Calculation compte les bits qui diffèrent entre le signal reçu et le signal émis.
Le bloc To Workspace, appelé outputErr, affiche les résultats sur l’espace de travail pour les utiliser lors du tracé des résultats. Le bloc Display BER Plot ouvre un tracé du taux d’erreur binaire (BER) indiquant les courbes de performance Eb/N0 pour l’émission et la réception 256 QAM à plusieurs niveaux de bruit de phase.

Modulation numérique

Ce modèle simule la QAM, qui est une méthode pour convertir un signal numérique en signal complexe. Il module le signal en une séquence de nombres complexes qui repose sur un treillis de points dans le plan complexe, appelé la constellation du signal. Le tracé de ces points est appelé un diagramme de dispersion ou un diagramme de constellation du signal.

Le diagramme de constellation présenté ici utilise la QAM 256-ary en bande de base avec le canal AWGN ajouté et avec le canal AWGN et bruit de phase ajoutés. Les points dans le diagramme de constellation ne se superposent pas exactement sur la constellation présentée dans la figure à cause du bruit ajouté. Le bruit de phase altère l’angle du signal complexe modulé, ce qui entraine un déplacement radial des points de constellation.

Exécuter la simulation

Le modèle de configuration par défaut à une durée d’exécution de inf. Le bloc Error Rate Calculation est configuré pour s'exécuter jusqu’à ce que 100 erreurs se produisent. Pour arrêter la simulation avant l'occurrence des 100 erreurs, cliquez sur Stop dans l’onglet Simulation.

Afficher le taux d’erreur

Le bloc Display affiche le nombre d’erreurs introduites par le canal AWGN et le bruit de phase. Lors de la simulation, trois petites cases apparaissent dans le bloc et affichent la sortie vectorielle du bloc Error Rate Calculation.

La première entrée correspond au BER.
La deuxième entrée est le nombre total d’erreurs.
La troisième entrée est le nombre total de comparaisons effectuées.

Afficher un tracé de bruit de phase

Afin d'afficher un tracé des résultats de simulation des courbes BER par rapport à Eb/N0 pour une plage de paramètres de bruit de phase, double-cliquez sur le bloc Display BER Plot dans le modèle.

Pour plus d'exploration

Vous pouvez contrôler la manière dont un bloc Simulink fonctionne en configurant ses paramètres. Pour afficher ou changer les paramètres de simulation, double-cliquez sur un bloc pour ouvrir son masque.

Pour changer la quantité de bruit de phase, ouvrez le masque du bloc Phase Noise et saisissez une nouvelle valeur pour le paramètre Phase noise level (dBc/Hz). Cliquez sur OK pour appliquer le nouveau paramètre.

Pour changer la quantité de bruit, ouvrez le masque du bloc AWGN Channel et saisissez une nouvelle valeur pour le paramètre Eb/No (dB). Diminuer la valeur de ce paramètre augmente le niveau de bruit. Cliquez sur OK pour appliquer le nouveau paramètre.

Réduire le bruit de phase et augmenter l'Eb/N0 supprime le bruit du modèle. Comme le modèle est configuré pour s'exécuter jusqu’à la centième erreur, une simulation avec peu de bruit dans le modèle peut prendre très longtemps. Pour limiter le temps d'exécution maximal de la simulation, il est possible de réduire la durée de l'exécution de inf à une petite valeur, par exemple 10.

Pour produire de nouveaux résultats, exécutez la simulation en utilisant les paramètres modifiés.

Vous pouvez également entrer un nom de variable dans un paramètre. Puis, en ligne de commande MATLAB®, vous définissez la valeur pour cette variable dans l’espace de travail. Il est plus pratique de configurer les paramètres dans la fenêtre de commandes pour exécuter plusieurs simulations avec différentes valeurs du paramètres.

Les fonctions de callbacks peuvent également être utilisées pour configurer la simulation. Le réglage par défaut de plusieurs paramètres dans ce modèle est initialisé en utilisant la fonction callback PreLoadFcn. Pour accéder aux fonctions callback, sélectionnez Model Settings > Model Properties dans l’onglet Modeling. Dans la boite de dialogue Model Properties, sélectionnez l’onglet Callbacks. Pour plus d’informations sur les propriétés des modèles et les fonctions de callbacks, veuillez consulter Model Callbacks (Simulink).

Tracer le BER (Bit Error Rate) à différents niveaux de bruit

Le fichier du programme MATLAB® plot_256qam_ber_curves.m a généré ce tracé BER en exécutant plusieurs simulations avec différentes valeurs pour le niveau de bruit de phase (dBc/Hz) et pour les paramètres Eb/No (dB). Chaque courbe est un tracé du BER représentant la fonction du rapport signal-bruit pour une quantité fixe de bruit de phase. Pour chaque point BER tracé, la simulation s’est arrêtée quand 1 000 erreurs bits ont été atteintes ou quand 1e8 bits ont été comparés. Les résultats varient d’une exécution à l’autre, ceci est dȗ à la nature aléatoire du signal d’entrée et aux imperfections de la simulation.