코드 작동 순서
- 기본적으로 신호는 전송할 때 modulation을 수행
- Modulation을 수행된 각 bit는 -1 또는 1로 매핑 시켜서 symbol로 전송
- 수신측에서는 평균이 0이고 표준편차가 1인 노이즈가 더해진 symbol을 수신
- 수신된 symbol을 dicision을 수행해서 기존의 bit로 변환
- 수신된 bit와 기존 bit를 계산하는 BER(Bit Error Rate)와 SER(Symbol Error Rate)를 계산
- 1000000개의 bit를 송/수신 및 BER과 SER을 계산
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define PI 3.141592
// 복소 평면상의 좌표 (Symbol)
typedef struct {
// BPSK는 축이 하나만 존재하는 좌표
double R; // Real
}Signal;
// 전송받은 Symbol을 bit로 변환
void Decision_bit(Signal *signal, int* decision_bit);
// Symbol을 전송받은 것으로 간주하여 noise가 추가 됨
void Receive_signal(Signal *signal);
// 평균이 0, 분산이 1인 가우시안 노이즈 생성
double AWGN_generator();
// 가우시안 노이즈에 dB에 따라 변하는 noise power를 곱해서 반환
double noise_gen();
// BPSK Modulation
void BPSK(Signal *signal, int bits);
// 0 또는 1의 bit를 생성
int bit_generator();
double db = 0.;
double noise_pow = 0.;
int main(int argc, char* args, char** argv) {
// 전송하는 모든 Symbol의 수
double Total_symbol = 1e+06;
// 전송하는 bit
int bit = 0;
// 전송받아 판별된 bit
int decision_bit = 0;
// 전송되는 Symbol
Signal signal;
double Bit_Error_Counter;
// dB 스케일된 Eb/N0를 증가시키는 반복문
for (db; db < 20; db++) {
// 시뮬레이션 dB로 만들도록 EbN0에서 noise power를 조절
noise_pow = pow(10.0, -((double)db / 10.0));
Bit_Error_Counter = 0.;
// 모든 Symbol수 만큼 반복
for (int j = 0; j < Total_symbol; j++) {
// BPSK: 1bit
bit = bit_generator();
BPSK(&signal, bit); // Modulation
Receive_signal(&signal); // Symbol 받음
Decision_bit(&signal, &decision_bit); // Symbol을 bit로 변환
// bit가 다르면 Bit_Error_Counter를 1씩 증가
if (decision_bit != bit) {
Bit_Error_Counter++;
}
}
// Bit Error Rate를 계산
double BER = Bit_Error_Counter / (double)Total_symbol;
// 출력
printf("%f\n", BER);
// BER이 0이면 종료 (굳이 끝까지 반복할 필요는 없음)
if (BER == 0.0) {
return 0;
}
}
return 0;
}
void Decision_bit(Signal *signal, int* decision_bit) {
if (signal->R >= 0) // 전송받은 Symbol이 0보다 큰 경우
*decision_bit = 1; // 판별된 bit는 1
else // 전송받은 Symbol이 0보다 작은 경우
*decision_bit = 0; // 판별된 bit는 0
}
void Receive_signal(Signal *signal) {
// 전송 받은 Symbol에는 Noise가 추가 됨
signal->R = signal->R + noise_gen();
}
double AWGN_generator()
{
double temp1;
double temp2;
double result;
int p = 1;
while (p > 0)
{
// RAND_MAX = 32757
temp2 = (rand() / ((double)RAND_MAX));
if (temp2 == 0)
{// temp2 is >= (RAND_MAX / 2)
p = 1;
}// end if
else
{// temp2 is < (RAND_MAX / 2)
p = -1;
}// end else
//temp2
}// end while()
temp1 = cos((2.0 * (double)PI) * rand() / ((double)RAND_MAX));
result = sqrt(-2.0 * log(temp2)) * temp1;
return result;
}// end AWGN_generator()
double noise_gen()
{
double awgn_sig = 0.;
awgn_sig = noise_pow * AWGN_generator();
return awgn_sig;
}
void BPSK(Signal *signal, int bits) {
if (bits == 1) // Bit: 1 -> Symbol: +1
signal->R = 1.0;
else // Bit: 0 -> Symbol: -1
signal->R = -1.0;
}
int bit_generator() {
return rand() % 2;
}
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cs |
Simulation 결과
| Eb/N0 (dB) | BPSK |
| 0 | 0.158716 |
| 1 | 0.104072 |
| 2 | 0.056457 |
| 3 | 0.023073 |
| 4 | 0.005964 |
| 5 | 0.000779 |
| 6 | 0.000033 |