C언어를 이용한 BPSK, QPSK, BFSK 방식의 수신기 구현과 BER 비교

소개

★ C프로그래밍을 이용하여 BPSK, QPSK, BFSK를 구현하고 BER을 측정하였습니다.
★ 문제마다 상세한 해설과 그림, 표가 있어서 이론을 이해하기 쉽습니다.
★ 주요 C code에 주석을 달아 수정하고 싶을 때 바꿔야 할 부분을 찾을 수 있습니다.
★ 통신이론 2학기 제출 과제 입니다.
♧ 여느 타 레포트보다 정말 깔끔하게 작성되어 있습니다. 한눈에 알아 볼 수 있는 표와
엑셀과 파워포인트로 직접 만든 그래프와 그림이 있습니다!!
※ C코드에 input으로 들어가는 dat 파일은 압축 파일에 같이 있습니다.

컴파일 실행환경

0. 각 신호를 Plot 하여 신호가 Noisy한 것을 확인한다.

1. BPSK#1, BPSK#2, QPSK#1, QPSK#2, BFSK 각각에 대하여 Signal Space를 그리고, 최적 수신기를 C Code로 구현하고, 각 방법에 대한 Bit Error Rate를 구하시오. (실제 보낸 Bit 정보는 bit.dat 에 있고 총 1,000 Bit 이다.)
2. BPSK#1과 BPSK#2의 BER 성능 차이를 이론적으로 설명하시오.
3. BPSK#2와 QPSK#1의 BER 성능 관계를 분석하고 이론적으로 설명하시오.
4. QPSK#1과 QPSK#2의 BER 성능 관계를 분석하고 이론적으로 설명하시오.
5. BPSK#2와 BFSK의 BER 성능 관계를 분석하고 이론적으로 설명하시오.

Hint : QPSK#1의 Error Rate : 3% ~ 3.5%

본문내용

2. BPSK#1과 BPSK#2의 BER 성능 차이를 이론적으로 설명하시오.
signal space를 보면 BPSK#1은 1차원 공간이며 와 가 가장 큰 각도로 벌어져 있다(180°의 상대적 위상 차이). 이 신호는 양극 신호이며 따라서 경계값은 0이 된다.
하지만 BPSK#2는 2차원 공간이며 신호가 경계값 보다 만큼 떨어져 있다. 이는 두 신호가 90°로 떨어져 있어서 경계값이 y=-x 함수가 되기 때문이다. BPSK#1은 신호들이 경계값 0보다 만큼 떨어져 있기 때문에 BPSK#2보다 떨어진 거리가 멀다. 그래서 BPSK#1이 BPSK#2 보다 성능이 좋은 것이다. (BER이 10배 차이)

3. BPSK#2와 QPSK#1의 BER 성능 관계를 분석하고 이론적으로 설명하시오.
signal space를 보면 QPSK#1의 경우 경계값이 BPSK#2와 마찬가지로 신호들과 만큼 떨어져 있는 것을 알 수 있다. 따라서 BER이 비슷하게 나올 것이라고 예측할 수 있을 것이다. 결과에서도 3%와 3.1% 아주 근소한 차이만 있을 뿐이다. BPSK와 QPSK가 BER에 대한 성능은 같지만 QPSK가 BPSK보다 신호가 바뀌는 빈도가 적으므로 대역폭은 더 작다. 따라서 QPSK가 더 좋은 전송 방식이다.
4. QPSK#1과 QPSK#2의 BER 성능 관계를 분석하고 이론적으로 설명하시오.
QPSK#1과 QPSK#2의 signal space는 같다. 단지 다른 부분은 symbol 구간이 QPSK#2가
40 sample로 더 크다. 에서 심볼구간이 늘어나면 에너지가 커지고 오류 확률은 이므로 왼쪽의 그래프에 의해 에너지가 커지면 BER이 작아지는 것을 알 수 있다. 또 샘플구간이 길어지면 신호가 바뀌는 빈도가 작아지므로 QPSK#2가 성능이 더 좋다는 것을 알 수 있다.

참고자료

· 없음