最近也在做DAC的橡派动态校准的东西,就把代码给你吧。我注释了一部分,你根据自己盯伍的需要自己改回来。
%load ScopeData
dynamic_data=ScopeData.signals.values
data_size=size(dynamic_data)
N=max(data_size)
sample_number=input('输入采样点数:')
if sample_number>N
display('样本数据数量不够凯如或,请检查')
else data=dynamic_data(1:sample_number)
N=sample_number
end
F_samples=input('输入采样频率:')
Mean_code=mean(data)
V=data-Mean_code
V=V.*hanning(N)
dout_spect=fft(V)
dout_dB=20*log10(abs(dout_spect))
max_dB=max(dout_dB(1:N/2))
x=(0:N/2-1).*F_samples/N
y=dout_dB(1:N/2)-max_dB
figure(1)
plot(x,y)
axis([0,F_samples/2,-120,0])
grid off
title('FFT图')
xlabel('模拟输入频率(Hz)')
ylabel('幅值(dB)')
F_in=find(dout_dB(1:N/2)==max_dB)
span=max(round(N/200),5)
spanh=2
spectp=(abs(dout_spect)).*(abs(dout_spect))
Pdc=sum(spectp(1:span))
%Ps=sum(spectp(F_in-span:F_in+span))
F_harmonic=[]
P_harmonic=[]
for har_number=1:10
tone=rem((har_number*(F_in-1)+1)/N,1)
if tone>0.5
tone=1-tone
end
F_harmonic=[F_harmonic tone]
har_peak=max(spectp(round(tone*N)-spanh:round(tone*N)+spanh))
har_bin=find(spectp(round(tone*N)-spanh:round(tone*N)+spanh)==har_peak)
har_bin=har_bin+round(tone*N)-spanh-1
P_harmonic=[P_harmonic sum(spectp(har_bin-1:har_bin+1))]
end
disp(F_harmonic)
disp(P_harmonic)
%
% Pd=sum(P_harmonic(2:5))
%
% Pn=sum(spectp(1:N/2))-Pdc-Ps-Pd
format
% SNR=10*log10(Ps/Pn)
%
% SINAD=10*log10(Ps/(Pn+Pd))
SFDR=10*log10(P_harmonic(1)/max(P_harmonic(2:5)))
% THD=10*log10(Pd/P_harmonic(1))
%
% ENOB=(SINAD-1.76)/6.02
LTE中采用OFDM调制方法,其中的一个指标为30MHz的采样率,其中有效信息带宽为18MHz。下面从这个案例出发研究信噪比之间的关系。首先,明确几个符号的意义 :
Eb: 每bit信号能量 N0:噪声的功率谱密度
Es:信号(符号)的能量 Rb:传信率(每秒传输的bit数)
W: 信号带宽 T: 符号周期
Ts: 采样点间隔 k: 每个符号包含的bit数
因此,有如下公式:
E b N o = S N R − 10 l g ( R b / W ) = S N R − 10 l g ( f s ∗ M ∗ C o d e R a t e / W ) = S N R − 10 l g ( 30.72 / 18 ∗ M ∗ C o d e R a t e ) = S N R − 10 l g ( 30.72 / 18 ∗ k ) EbNo=SNR-10lg(Rb/W)= SNR-10lg(fs*M*CodeRate/W)=SNR-10lg(30.72/18*M*CodeRate) = SNR-10lg(30.72/18 * k)
EbNo=SNR−10lg(Rb/W)=SNR−10lg(fs∗M∗CodeRate/W)=SNR−10lg(30.72/18∗M∗CodeRate)=SNR−10lg(30.72/18∗k)
E s N o = S N R − 10 l g ( 1 / T ∗ W ) = S N R − 10 l g ( 30.72 ∗ N s / W ) EsNo=SNR-10lg(1/T*W)= SNR-10lg(30.72*Ns/W)
EsNo=SNR−10lg(1/T∗W)=SNR−10lg(30.72∗Ns/W)
R b = f s ∗ M ∗ c o d e r a t e = 30.72 ∗ M ∗ c o d e r a t e = 30.72 ∗ k Rb = fs*M*coderate = 30.72*M*coderate = 30.72*k
Rb=fs∗M∗coderate=30.72∗M∗coderate=30.72∗k
W = 18 M H z W = 18MHz
W=18MHz
T = 1 / f s = 1 / 30.72 M H z T = 1/fs = 1/30.72MHz
T=1/fs=1/30.72MHz
k = M ∗ C o d e R a t e k = M*CodeRate
k=M∗CodeRate
同时,这些公式说明了无论对于单载波或者型宽烂是OFDM多载波调制,其结论和计算方法都是一样的。
2 DFT-S-OFDM波巧中形的噪声
关于DFT-S-OFDM波形,与上面保持同样的结论。
这里主要讨论的是不同的用户需要的信噪比都是一样的吗?
3 加噪方式讨论
3.1 wgn函数与awgn函数两者的区别
1)normal
首先得明确EsN0和EbN0的区别,两者转换如下:2
E s N 0 = E b N 0 + 10 ∗ l o g 10 ( M ∗ C o d e R a t e ) EsN0 = EbN0 + 10*log10(M*CodeRate)
EsN0=EbN0+10∗log10(M∗CodeRate)
对应下面代码可以得知两者的关系。
S N R = E s N 0 − 10 ∗ l o g 10 ( i n s v a l u e ) SNR = EsN0 - 10*log10(ins_value)
SNR=EsN0−10∗log10(ins
v
alue)
在matlab函数中,对于加噪函数卜漏,awgn函数中加的是SNR值,在wgn函数中加的是EsN0。换句话说,awgn会计算信号的能量,wgn只是对于功率为1的信号对应信噪比的噪声进行直接叠加。
下面代码对比了两种加噪方式的区别,最终的SNR为4dB,EsNo为10dB。
clear
EsN0 = 10
ins_value = 4
[psf,den] = rcosine(1,ins_value,'fir/sqrt',0.35,6)
list = 0:pi/1000000:6*pi
X = sqrt(2)*sin(list) %产生正弦信号
X_upsample = upsample(X,ins_value)
txSig = conv(X_upsample,psf)
SNR = EsN0 - 10*log10(ins_value)
% Y_temp = awgn(txSig,SNR,'measured') %加入信噪比为10db的噪声,加入前预估信号的功率(强度)
Y_temp= txSig + wgn(1,length(txSig),-EsN0,'complex')
Y = Y_temp(49:end-48)
% 计算信噪比(下采样前计算信噪比)
% 因为是在滤波成型之后才加噪所以评估这个合理
sigPower = sum(abs(txSig).^2)/length(txSig) %求出信号功率
noisePower=sum(abs(Y_temp-txSig).^2)/length(Y_temp-txSig) %求出噪声功率
SNR=10*log10(sigPower/noisePower) %由信噪比定义求出信噪比,单位为dB
% 隔取ins_value选取再计算信噪比也是一样的。
Y_temp = Y_temp(1:4:end)
txSig = txSig(1:4:end)
sigPower = sum(abs(txSig).^2)/length(txSig) %求出信号功率
noisePower=sum(abs(Y_temp-txSig).^2)/length(Y_temp-txSig) %求出噪声功率
SNR=10*log10(sigPower/noisePower)
或者有以下简短的代码:
X = sqrt(2)*sin(0:pi/1000000:6*pi) %产生正弦信号,功率为1
% Y = awgn(X,10,'measured') %加入信噪比为10db的噪声,加入前预估信号的功率(强度)
Y = X + wgn(1,length(X), -10)
std_noise = std(wgn(1,length(X), - 10))^2
sigPower = sum(abs(X).^2)/length(X) %求出信号功率
noisePower = sum(abs(Y-X).^2)/length(Y-X) %求出噪声功率
SNR = 10*log10(sigPower/noisePower) %由信噪比定义求出信噪比,单位为db
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
由此可见,计算信噪比的方式为SNR=10*log10(sigPower/noisePower)
2)matlab的官方文档3
EsN0 ( d B ) = E b N 0 ( d B ) + 10 log 10 ( K ) \operatorname{EsN0}(d B)=E b N 0(d B)+10 \log _{10}(K)
EsN0(dB)=EbN0(dB)+10log
10
(K)
3.2 EbN0和SNR两者的关系
EsN0与SNR的关系如下
E s N 0 = S ∗ T / ( N / B ) = S / N ∗ T s y m b o l ∗ B EsN0 = S*T/(N/B) = S/N *T_{symbol} *B
EsN0=S∗T/(N/B)=S/N∗T
symbol
∗B
下面讨论仿真中的一些想法:
在实际的信号传输过程中,讨论的是信噪比SNR。如果不进行滤波成型,那么两者一致,但是在实际的通信系统中,考虑无ISI准则一级硬件实现的代价,往往发送端需要成型滤波,在接收端需要进行成型滤波最大化接受信号的信噪比,这就需要过采样。实际上这个过程增大了信号的EsN0,提升了性能。
比较容易理解的是,在相同的SNR之下,如果信号被过采样,则等效于EbN0更高,EsN0也更高。
同时需要注意在成型滤波时产生的能量损失,损失sqrt(insvalue)。(insvalue代表采样倍数)
3.3 成型滤波与匹配滤波器对噪声的影响
下面讨论仿真中的一些想法:
同样需要特别注意的是成型滤波和匹配滤波给信噪比带来的影响。上面说成型滤波和上采样提升了EsN0,最后SNR和EsN0呈现上述关系。但是匹配滤波之后同样会改变信噪比。
如果是使用滤波前后的信号计算信噪比,那么无疑是不对的,因为滤波会改变频谱自然会对信号产生影响,最终变成什么样也是不好预测的。
SNR是显性的,代表着真实的信道环境,而估计出来的EsN0是真实的每个符号所对应的信噪比。
4 EbNo与SNR之间的关系4
4.1 两个问题
Q1:为什么要将EbN0转换为SNR呢?
A1:因为在实际仿真中要给信号加上高斯白噪声,而高斯白噪声的参数是与SNR直接相关的,即根据SNR变量,可以直观的给信号加上高斯白噪声,所以要将EbN0转换为SNR。一般而言,模拟系统常采用SNRBER来衡量通信系统性能,而对于数字通信系统,常采用EbN0BER来衡量通信系统的性能。
Q2:为什么仿真要用EbN0,而不用SNR呢?
A2:因为用EbN0可以直观的看到系统性能,EbN0是一个归一化的参量,由于在系统传输中会采用不同的调制技术,这样这不同进制的调制技术下频谱效率会不同,一个由k个比特映射生成的调制符号所实现的频谱效率就为k bit/s/Hz,这种情况下,在计算比特误码率的时候考虑的是整体的性能,如果横向的比较系统的性能,就要将系统效率的作用排除,此时就可以从单个比特着手去比较,EbN0可以排除频谱效率引起的问题。
4.2 示例分析
假如用户的数据传送速率为1kb/s,信道编码采用编码速率为1/3的卷积编码,每秒在这些编码数据前添加200bit的训练序列,星座映射采用QPSK调制方式,基带脉冲成型采用因子为alpha等于0.25的升余弦函数,上采样倍数为10。
首先来看一下经过各模块后数据速率的变化,原始信息速率为1kb/s,1/3卷积编码后变为3kb/s,也就是每秒传送3000bit数据,添加200bit的训练序列后,变为每秒传3200bit,此时数据速率变为3.2kb/s,采用QPSK调制后,速率变为1.6k symbol/s。
应用上述EbN0与SNR的转换公式,我们可得:
SNR=EbN0·(1/3)·(3000/3200)·log2(4)·(1/10)·(1/(1+0.25))
用dB表示,就是:
SNR(dB)=EbN0(dB)+10·log10(1/3)+10·log10(3000/3200) +10·log10(2)+10·log10(1/10)+10·log10(1/(1+0.25))
以上的公式中,1/3是卷积码引入的,3000/3200是因为添加了训练序列这个额外的开销而引入的,2是QPSK引入的,1/10是基带成型滤波前上采样引入的,1/(1+0.25)是基带脉冲成型滤波的升余弦函数因子引入的。
一般很容易忘记考虑训练序列或者保护间隔,一般影响不大,本例中10·log(3000/3200)接近0,但其他各项影响都很大,如果仿真结果性能超好,应该看看是否忘记哪项了。如果系统还进行了扩频,比如添加训练序列后进行了16倍扩频,那么还要考虑扩频增益带来的影响,此时,在转化为SNR时,EbN0应该还要加上10·log(1/16)。
https://blog.csdn.net/chenxingp123/article/details/24238509 ↩︎
https://blog.csdn.net/chenshiming1995/article/details/105465014 ↩︎
SNR、EbN0、EsN0的关系以及matlab仿真时添加AWGN噪声 ↩︎
张少侃 EbN0与SNR转化新解 ↩︎
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已知信噪比怎么求噪声matlab
clear allclc
N_ofdm=2048 %OFDM的点数为2048
f_delta=15e3 %子载波间隔为15k,此参数在代码中实际上没有使用
N_block=1000 %最大仿真量
N_subcarrier=1320 %可用子载波数
N_CP=144 %CP长度
Symbol_number=14 %每次传输的OFDM符号个数
conv_poly=[23,35] %卷积码生成多项式
K=5 %卷积码约束长度
trel=poly2trellis(K,conv_poly) %产生卷积码格图
tail=zeros(1,K-1) %为了是卷积码编码器回零而添加的尾比特
mod_degree=4 %16QAM调制
code_rate=0.5 %码率
tb_len=50 %Viterbi译码器回溯长度
bit_length=mod_degree*code_rate*N_subcarrier*Symbol_number-K+1%根据以上参数配置可以得到在一个数据块中所能承载的信息比特总数
SNR_db=0:1:10 %设置仿真的信噪比范围
SNR=10.^(SNR_db/10) %将信噪比转换为自然数肢塌信值
ber=zeros(1,length(SNR)) %初始化误码率存储空间
bler=zeros(1,length(SNR)) %初始化误码率存储空间
h1=modem.qammod('M',2^mod_degree,'InputType','bit','SymoblOrder','gray') %产生QAM调制对象,输入类型为比特输入,符号顺序为格雷映射历轮
h2=modem.qamdemod(h1,'OutputType','bit','DecisionType','approximatellr',...'NoiseVariance',1) %产生QAM解调对象,选择软判决解调形式。由于此时噪声方差位置,暂设为1
for loop_snr=1:length(SNR)
err=0
err_blk=0
sigma=sqrt(1/SNR(loop_snr)/2)
for loop_block=1:N_block%此处省略的代码为每个数据帧的处理过程,将在下面详细介绍
end
ber(loop_snr)=err/(bit_length*loop_block)
bler(loop_snr)=err_blk/loop_block
end
for loop_block=1:N_block
source=randsrc(1,bit_length,[0,1]) %产生信源
code=convenc([source,tail],trel) %卷积编码,状态归零
symbol=modulate(h1,code') %用调制对象h1调制code序列
symbol=symbol/3.1622 %子载波符号能量归一化
transmit_data=zeros(1,Symbol_number*(N_CP+N_ofdm)) %发送时域样本初始化
for loop_symbol=1:Symbol_number%OFDM符号循环,每衫誉次循环产生一个OFDM符号的所有时域样本
freq_domain=zeros(1,N_ofdm) %频域数据初始化
freq_domain((N_ofdm-N_subcarrier)/2+1:(N_ofdm-Nsubcarrier)/2+N_subcarrier)=symbol((loop_symbol-1)*N_subcarrier+1:loop_symbol*N_subcarrier) %子载波映射,映射在中间的N_subcarrier个子载波上
time_domain=ifft(freq_domain)*sqrt(N_ofdm) %IFFT是实现OFDM调制,注意能量归一化
transmit_data((loop_symbol-1)*(N_CP+N_ofdm)+1:loop_symbol*(N_CP+N_ofdm))=[time_domain(N_ofdm-N_CP+1:N_ofdm),time_domain] %加CP
end
received_data=transmit_data+(randn(1,length(transmit-data))+j*randn(1,length(transmit_data)))*sigma %加噪声,得到接受信号
for loop_symbol=1:Symbol_number
de_CP=received_data((loop_symbol-1)*(N_CP+N_ofdm)+N_CP+1:loop_symbol*(N_CP+N_ofdm)) %去掉CP
fft_data=fft(de_CP)/sqrt(N_ofdm) %FFT,能量归一化
demapp_data((loop_symbol-1)*N_subcarrier+1:loop_symbol*N_subcarrier)=fft_data((N_ofdm-N_subcarrier)/2+1:(N_ofdm-N_subcarrier)/2+N_subcarrier) %解映射
end
h2.NoiseVariance=sigma*sigma*3.1622*3.1622 %重新设置解调对象的噪声方差参数
data_demodulated=demdulate(h2,demapp_data*3.1622) %软解调,注意在解调前需要根据解调对象的要求将信号重新变回到原来的星座上
temp1=size(data_demodulated)
data_demodulated=reshape(data_demudulated,1,templ(1)*templ(2)) %将软解调输入的矩阵整理成一个行向量
decision=vitdex(data_demodulated,trel,tb_len,'term','unquant') %去穷量化维特比译码
decision=decision(1:length(source)) %去尾比特
err=err+sum(decision~=source) %统计误码数
if(sum(decision~=source)~=0)%统计误码块数
err_blk+err_blk+1
end
if(err_blk>=10)%错10个块停止该信噪比下的仿真
break
end
end
semilogy(SNR_dB,ber,'-^')
grid on
xlabel('SNR(dB)')
ylable('BER')
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