شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در متلب

شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در متلب

شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در MATLAB

در این مقاله آموزشی شبکه مثال پیش رو نحوه اندازه گیری نرخ خطای بیت (BER) را برای حالت های مختلف بلوتوث کم انرژی (Bluetooth LE) با استفاده از شبیه سازی لایه فیزیکی انتها به انتها به کمک جعبه ابزار Bluetooth در نرم افزار MATLAB نشان می دهد. در این مثال، یک شبیه سازی انتها به انتها (E2E) برای تعیین عملکرد BER بلوتوث کم انرژی تحت یک کانال نویز سفید گوسی (AWGN) برای طیفی از مقادیر نسبت انرژی بیت به نویز (Eb/No) استفاده می شود. در هر نقطه Eb/No، چندین بسته بلوتوث LE از طریق یک کانال نویزی بدون هیچ گونه اختلال در قسمت پیشانه آراف (RF) منتقل می شود. با فرض همگام سازی کامل، یک گیرنده ایده آل برای بازیابی بیت های داده استفاده می شود. این بیت های داده بازیابی شده با بیت های داده ارسالی برای تعیین BER مقایسه می شوند. منحنی های BER برای چهار حالت توان انتقال PHY که در مشخصات بلوتوث LE پشتیبانی می شوند به شرح زیر هستند:

  • لایه فیزیکی بدون کد با سرعت داده ۱ مگابیت بر ثانیه (LE1M)
  • لایه فیزیکی بدون کد با سرعت داده ۲ مگابیت بر ثانیه (LE2M)
  • لایه فیزیکی بدون کد با سرعت داده ۵۰۰ کیلوبیت بر ثانیه (LE500K)
  • لایه فیزیکی بدون کد با سرعت داده ۱۲۵ کیلوبیت بر ثانیه (LE125K)

شکل زیر شبیه سازی برای هر بسته را خلاصه می کند.

شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در متلب

مقدار دهی اولیه پارامترهای شبیه سازی

تعداد بسته های تست شده در هر نقطه Eb/No توسط دو پارامتر کنترل می شود:

  • پارامتر اول maxNumErrors است که حداکثر تعداد خطا های بیت شبیه سازی شده در هر نقطه Eb/No می باشد. هنگامی که تعداد خطا های بیت به این حد می رسد، شبیه سازی در این نقطه Eb/No کامل می شود.
  • پارامتر دوم maxNumPackets حداکثر تعداد بسته های شبیه سازی شده در هر نقطه Eb/No می باشد و در صورت عدم رسیدن به حد خطای بیت، طول شبیه سازی را محدود می کند.

اعداد انتخاب شده برای maxNumErrors و maxNumPackets در این مثال منجر به یک شبیه سازی بسیار کوتاه می شود. برای به دست آوردن نتایج آماری معنی دار، توصیه می شود که این اعداد را افزایش دهید.

شبیه سازی برای هر نقطه Eb/No

همچنین این مثال نشان می دهد که چگونه می توان از یک حلقه parfor به جای حلقه for در هنگام شبیه سازی هر نقطه Eb/No برای سرعت بخشیدن به یک شبیه سازی استفاده کرد. parfor به عنوان بخشی از جعبه ابزار محاسبات موازی (Parallel Computing Toolbox) ، پردازش را برای هر نقطه Eb/No به صورت موازی اجرا می کند تا کل زمان شبیه سازی را کاهش دهد. برای فعال کردن استفاده از تولباکس محاسبات موازی جهت افزایش سرعت، عبارت for را کامنت کنید و عبارت parfor را نیز از کامنت خارج کنید. اگر تولباکس پردازش موازی (Parallel Computing Toolbox) بر روی متلب شما نصب شده باشد، parfor به طور پیش فرض روی عبارت for نرمال خواهد بود.

 

شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در متلب

رسم نمودار نتیجه مقایسه BER در مقابل Eb/No

شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در متلب

کاوش بیشتر

تعداد بسته های تست شده در هر نقطه Eb/No توسط پارامترهای maxNumErrors و maxNumPackets کنترل می شود. برای رسیدن به نتایج معنی دار آماری، این مقادیر باید بزرگتر از مقادیر ارائه شده در این مثال باشند. شکل زیر با اجرای مثال برای مدت طولانی تر با maxNumErrors = 1e3، maxNumPackets = 1e4، برای هر چهار حالت ایجاد شده است.

شبیه سازی نرخ خطای بیت بلوتوث کم انرژی با AWGN در متلب

نتیجه گیری

این مثال ارتباط لایه فیزیکی بلوتوث را در یک کانال AWGN شبیه سازی می کند. این نشان می دهد که چگونه می توان شکل های موج بلوتوث کم انرژی را ایجاد کرد، بیت ها را با استفاده از یک گیرنده ایده آل بازیابی و رمزگشایی کرد و BER را نیز محاسبه کرد.

نکته پایانی: این مقاله آموزشی از مثال های آماده خود نرم افزار متلب می باشد که اگر تولباکس بلوتوث (Bluetooth Toolbox) بر روی متلب شما نصب باشد، می توانید با تایپ دستور زیر در پنجره کامند متلب به این کدها و دستورات دسترسی داشته باشید.

منبع: mathworks

 

مطالب مرتبط
معرفی پروتکل ICMP در شبکه

بازدید ۱۴۲۰ نفر
ثبت نظر
ریفریش کنید!
نظرات کاربران (۰ مورد)

هیچ نظری ثبت نشده است