-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
2-pam_modulation_noisy.m
160 lines (117 loc) · 5.44 KB
/
2-pam_modulation_noisy.m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
% -------------------------------------------------------------------------
% Simulacao de um Sistema de Transmissao Digital em banda Base
% Sera transmitida uma imagem usando modulacao 2-PAM
% -------------------------------------------------------------------------
clear; clc; close all;
% -------------------------------------------------------------------------
% Par?metros
% -------------------------------------------------------------------------
Fs=44100; % Frequencia de Amostragem do Sinal Continuo (Hz)
Ts=1/Fs; % Periodo de Amostragem (s)
oversampling=10; % Fator Fs/R
R=Fs/oversampling; % Taxa de Transmissao em simbolos/s (baud rate)
T=1/R; % Periodo de Simbolo (s)
del=25; % Resposta do filtro formatador se estende por (2*del) periodos de simbolo
% Numero de amostras do filtro formatador: N=2*(del*oversampling)+1
rolloff=0.5; % Fator de rolloff dos filtros Tx e Rx
% -------------------------------------------------------------------------
% Leitura da Imagem e mapeamento 2-PAM
%--------------------------------------------------------------------------
im_in=imread('lenna512.tif'); %Leitura da imagem a ser transmitida
%im_in=imread('lenna512.tif');
L=8;
[size_r,size_c]=size(im_in);
im_size=size_r*size_c;
im_vec=reshape(im_in,1,im_size);
bit_matrix=de2bi(im_vec);
bit_per_symbol=1; %constelaco 2^bit_per_symbol-PAM, neste caso 2-PAM
bit_symbols=reshape(bit_matrix, im_size*L/bit_per_symbol, bit_per_symbol);
symbols=bi2de(bit_symbols); %sequencia de bits a ser transmitida
alfabeto=[-1 1]; %alfabeto 2-PAM
symbols=symbols+1;
pam=alfabeto(symbols);
% -------------------------------------------------------------------------
% Filtro de Tx+Rx
% Formatacao de Pulso - Tipo Raiz Quadrada do Cosseno Levantado no Tx e Rx
% -------------------------------------------------------------------------
filtro=rcosfir(rolloff,del,oversampling,1,'sqrt');
%Formatar e transmitir os simbolos PAM
sinal_tx=upsample(pam,oversampling); % Realiza Upsampling
sinal_tx_filtrado=conv(sinal_tx,filtro); % Sinal Filtrado de Transmissao
% -------------------------------------------------------------------------
% Canal Passa Baixas Simulado usando um Filtro de Butterworth
% -------------------------------------------------------------------------
fc=R/2*(1+rolloff); % Largura de banda do sinal transmitido
[bn,an]=butter(5,2*fc/Fs); % Filtro passa-baixas de largura de banda fc
sinal_rx=filtfilt(bn,an,sinal_tx_filtrado);
sigPower = sum(sinal_rx(:).^2)/length(sinal_rx);
sigPower = 10*log10(sigPower);
reqSNR = 9; %Relacao sinal-ruido (Eb/N0) em dB
noisePower = sigPower-reqSNR+10*log10(oversampling/2);
wn = wgn(1,length(sinal_rx),noisePower);
sinal_rx_ruido=sinal_rx+wn;
figure(1);
subplot(2,2,1);
% Densidade Espectral de Potencia do Sinal Transmitido
[Pxx,F]=pwelch(sinal_tx_filtrado/max(abs(sinal_tx_filtrado)),[],[],[],Fs,'twosided');
plot((F-Fs/2)/1000,10*log10(fftshift(Pxx)));
grid; xlabel('Frequ?ncia (kHz)'); ylabel('dBm/Hz');
xlim([-(Fs/4)/1000 (Fs/4)/1000]);
title('Sinal Transmitido')
subplot(2,2,2);
% Densidade Espectral de Potencia do sinal recebido
[Pxx,F]=pwelch(sinal_rx/max(abs(sinal_rx)),[],[],[],Fs,'twosided');
plot((F-Fs/2)/1000,10*log10(fftshift(Pxx)));
grid; xlabel('Frequ?ncia (kHz)'); ylabel('dBm/Hz');
xlim([-(Fs/4)/1000 (Fs/4)/1000]);
title('Sinal na Sa?da do Canal')
% -------------------------------------------------------------------------
% Receptor (Filtro Casado)
% -------------------------------------------------------------------------
sinal_rx_casado=conv(sinal_rx_ruido,filtro); %Filtro casado
subplot(2,2,3);
[H,F]=freqz(bn,an,2048,'whole',Fs);
gain=20*log10(fftshift(abs(H)));
plot((F-Fs/2)/1000,gain); grid;
axis([-Fs/(4*1000) Fs/(4*1000) -50 10]); %Grafico do m?dulo da funcao de transferencia
xlabel('Frequ?ncia (kHz)'); %do filtro que simula o canal
ylabel('Ganho (dB)');
title('Resposta de Amplitude do Canal');
subplot(2,2,4);
% Densidade Espectral de Potencia do sinal recebido
[Pxx,F]=pwelch(sinal_rx_casado/max(abs(sinal_rx)),[],[],[],Fs,'twosided');
plot((F-Fs/2)/1000,10*log10(fftshift(Pxx)));
grid; xlabel('Frequ?ncia (kHz)'); ylabel('dBm/Hz');
xlim([-(Fs/4)/1000 (Fs/4)/1000]);
title('Sinal na Sa?da do Filtro Casado')
pam_rx=downsample(sinal_rx_casado,oversampling);
pam_rx=pam_rx(del*2+1:length(pam_rx)-del*2);
%Estimacao dos simbolos PAM recebidos
symbols_rx_quant=quantalph(pam_rx,alfabeto);
bit_symbols_rx=(symbols_rx_quant+1)/2;
bit_matrix_rx=reshape(bit_symbols_rx, im_size, L); %Reconstrucao da imagem no receptor
im_vec_rx=bi2de(bit_matrix_rx);
im_in_rx=reshape(im_vec_rx,size_r,size_c);
figure(2);
subplot(2,1,1); %Visualizacao da imagem transmitida
colormap(gray);
h=image(im_in);
set(h,'CDataMapping','scaled')
axis('equal');
title('Imagem Transmitida');
hold;
subplot(2,1,2); %Visualizacaoo da imagem recebida
colormap(gray);
h=image(im_in_rx);
set(h,'CDataMapping','scaled')
axis('equal');
title('Imagem Recebida');
eyediagram(sinal_rx_casado(1,1:5000),2*oversampling) %Diagrama de olho
[num_erros,BER]=symerr(bit_matrix_rx,bit_matrix);
disp ('N?mero de erros = ')
disp(num_erros)
disp ('BER simulada = ')
disp(BER)
BER_teorica = 0.5*erfc(sqrt(10^(reqSNR/10)));
disp ('BER teorica = ')
disp(BER_teorica)