CN108400846A - 一种误码率和信噪比关系的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种误码率和信噪比关系的分析方法。该误码率和信噪比关系的分析方法，通过分别分析引起误码率的原因进行公式化的理论推导进而得到理论推导的误码率和信噪比的关系。该误码率和信噪比关系的分析方法，采用基于脉冲响应卷积的高效算法，提供了一种确定通道上抖动和噪声幅度的方法，利用叠加法不用创建所有波形就可得到通道上各种不同幅度的高斯噪声和抖动。

Description

一种误码率和信噪比关系的分析方法
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，特别涉及一种误码率和信噪比关系的分析方法。
背景技术
误码率(BER，Bit Error Rate)是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码率＝传输中的误码/所传输的总码数，如果有误码就有误码率，也有将误码率定义为用来衡量误码出现的频率。
针对存在误码率和信噪比的问题，通常会采用Intel规定的软件进行检验。误码率标准是针对脉冲振幅调制编码而设定的，按照出现频率计算，一个高速互联系统中，最坏情况模式出现的概率通常较小，往往几个月甚至一年才会出现一次。若在产品设计的过程中以系统最坏情况作为系统设计的标准，则会出现过量设计，浪费大量的资源。
面对这种情况，统计域分析方法与误码率和信噪比分析方法无疑更合适。基于此，本发明提出了一种误码率和信噪比关系的分析方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的误码率和信噪比关系的分析方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种误码率和信噪比关系的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)接收机收到的基带和频带传输信号经过抽样判决，得到脉冲输出信号；
(2)得到脉冲输出信号的干扰信噪PJ，周期源i的总周期抖动模型公式为：
其中，Ai为源i的幅度，wi为源i的频率，θi为源i的相位；
(3)在系统级中抖动分为确定性抖动和随机抖动，考虑到发送、传播或接收信号的任意部分都将给系统带来抖动，虽然具体实现方法各不相同，所有系统都含有数据发送和接收、互连信道和时钟源，在系统设计时必须考虑各部分产生的确定性抖动容许值DJ和随机性抖动容许值DJ，得到系统抖动容许值UI：
UI＝DJδδ(sys)+QBERRJδδ(sys)
其中，DJ为确定性抖动容许值，QBER为随机性抖动误码率系数，DJ为随机性抖动容许值；
(4)接受电路阈值电压的方差是由生产工艺引起的，会导致设备失配，已知接受信号的先验概率分布时，确定适当的判决门限，使得总误率最小，判决门限称为最佳门限电平：
其中，为高斯噪声方差，A为信号幅度；p(0)为-1出现的概率；p(1)为1出现的概率；
(5)得到理论上误码率的计算值pe：
其中，与分别为余误差函数；
若接收信号判决为1，否则判决为-1；并统计在所有判决中错误判决的个数；
(6)利用Matlab软件得到信噪比和误码率的关系曲线。
所述步骤(1)中，当信号基于基带传输时，通过通道信号形成器到达信道然后经过接收滤波器经过抽样判决后最后脉冲输出；当信号基于频带传输时，经过调制器后到达信号，在受到干扰以后到达解调器后输出。
所述步骤(3)中，应用二重狄拉克模型，将确定性抖动各分量线性叠加可以估算各抖动分量的卷积，得到系统的总的确定性抖动容许值DJ为：
由于随机抖动分量的卷积的结果具有平方和根值的关系，使随机性抖动容许值DJ具有以下形式：
所述步骤(4)中，接收信号为S＝A+n或S＝-A+n，其中n服从高斯分布：
本发明的有益效果是：该误码率和信噪比关系的分析方法，采用基于脉冲响应卷积的高效算法，提供了一种确定通道上抖动和噪声幅度的方法，利用叠加法不用创建所有波形就可得到通道上各种不同幅度的高斯噪声和抖动。
附图说明
附图1为本发明基带传输系统的基本架构示意图。
附图2为本发明频带传输系统的基本架构示意图。
附图3为本发明不同误码率和信噪比的曲线示意图I。
附图4为本发明不同误码率和信噪比的曲线示意图II。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该误码率和信噪比关系的分析方法，包括以下步骤：
(1)接收机收到的基带和频带传输信号经过抽样判决，得到脉冲输出信号；
当信号基于基带传输时，通过通道信号形成器到达信道然后经过接收滤波器经过抽样判决后最后脉冲输出；当信号基于频带传输时，经过调制器后到达信号，在受到干扰以后到达解调器后输出；
(2)得到脉冲输出信号的干扰信噪PJ，周期源i的总周期抖动模型公式为：
其中，Ai为源i的幅度，wi为源i的频率，θi为源i的相位；
(3)在系统级中抖动分为确定性抖动和随机抖动，考虑到发送、传播或接收信号的任意部分都将给系统带来抖动，虽然具体实现方法各不相同，所有系统都含有数据发送和接收、互连信道和时钟源，在系统设计时必须考虑各部分产生的确定性抖动容许值DJ和随机性抖动容许值DJ，得到系统抖动容许值UI：
UI＝DJδδ(sys)+QBERRJδδ(sys)
其中，DJ为确定性抖动容许值，QBER为随机性抖动误码率系数，DJ为随机性抖动容许值；
应用二重狄拉克模型，将确定性抖动各分量线性叠加可以估算各抖动分量的卷积，得到系统的总的确定性抖动容许值DJ为：
由于随机抖动分量的卷积的结果具有平方和根值的关系，使随机性抖动容许值DJ具有以下形式：
(4)接受电路阈值电压的方差是由生产工艺引起的，会导致设备失配，已知接受信号的先验概率分布时，确定适当的判决门限，使得总误率最小，判决门限称为最佳门限电平：
其中，为高斯噪声方差，A为信号幅度；p(0)为-1出现的概率；p(1)为1出现的概率；
接收信号为S＝A+n或S＝-A+n，其中n服从高斯分布：
(5)得到理论上误码率的计算值pe：
其中，与分别为余误差函数；
若接收信号判决为1，否则判决为-1；并统计在所有判决中错误判决的个数；
(6)利用Matlab软件得到信噪比和误码率的关系曲线，如附图3和附图4所示。
从仿真图上可以看到仿真的误码率-信噪比的曲线与理论计算基本一致。

Claims (5)

1.一种误码率和信噪比关系的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)接收机收到的基带和频带传输信号经过抽样判决，得到脉冲输出信号；
(2)得到脉冲输出信号的干扰信噪PJ，周期源i的总周期抖动模型公式为：
其中，Ai为源i的幅度，wi为源i的频率，θi为源i的相位；
(3)在系统级中抖动分为确定性抖动和随机抖动，考虑到发送、传播或接收信号的任意部分都将给系统带来抖动，虽然具体实现方法各不相同，所有系统都含有数据发送和接收、互连信道和时钟源，在系统设计时必须考虑各部分产生的确定性抖动容许值DJ和随机性抖动容许值DJ，得到系统抖动容许值UI：
UI＝DJδδ(sys)+QBERRJδδ(sys)
其中，DJ为确定性抖动容许值，QBER为随机性抖动误码率系数，DJ为随机性抖动容许值；
(4)接受电路阈值电压的方差是由生产工艺引起的，会导致设备失配，已知接受信号的先验概率分布时，确定适当的判决门限，使得总误率最小，判决门限称为最佳门限电平：
其中，为高斯噪声方差，A为信号幅度；p(0)为-1出现的概率；p(1)为1出现的概率；
(5)得到理论上误码率的计算值pe：
其中，与分别为余误差函数；
若接收信号判决为1，否则判决为-1；并统计在所有判决中错误判决的个数；
(6)利用Matlab软件得到信噪比和误码率的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的误码率和信噪比关系的分析方法，其特征在于：所述步骤(1)中，当信号基于基带传输时，通过通道信号形成器到达信道然后经过接收滤波器经过抽样判决后最后脉冲输出；当信号基于频带传输时，经过调制器后到达信号，在受到干扰以后到达解调器后输出。
3.根据权利要求1所述的误码率和信噪比关系的分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中，应用二重狄拉克模型，将确定性抖动各分量线性叠加可以估算各抖动分量的卷积，得到系统的总的确定性抖动容许值DJ为：
4.根据权利要求1所述的误码率和信噪比关系的分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中，由于随机抖动分量的卷积的结果具有平方和根值的关系，使随机性抖动容许值DJ具有以下形式：
5.根据权利要求1所述的误码率和信噪比关系的分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中，接收信号为S＝A+n或S＝-A+n，其中n服从高斯分布：
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