CD_AWGN.m

   1 numSymbs = 5e5;
   2 M = 4;
   3
   4 Rsym = 2.5e10; % symbol rate (sym/sec)
   5
   6 rolloff = 0.25;
   7 span = 6; % filter span
   8 sps = 2; % samples per symbol
   9
  10 fs = Rsym * sps; % sampling freq (Hz)
  11 Tsamp = 1 / fs;
  12
  13 t = (0 : 1 / fs : numSymbs / Rsym + (1.5 * span * sps - 1) / fs).';
  14
  15 EbN0_db = 0:0.2:14;
  16 EbN0 = 10 .^ (EbN0_db ./ 10);
  17
  18 Es = 1;
  19 Eb = Es / log2(M);
  20 N0 = Eb ./ EbN0;
  21
  22 EsN0 = EbN0 .* log2(M);
  23 EsN0_db = 10 .* log10(EsN0);
  24
  25 plotlen = length(EbN0);
  26
  27 ber = zeros(1, plotlen);
  28 berNoComp = zeros(1, plotlen);
  29 berAdapt = zeros(1, plotlen);
  30 berMatlabAdapt = zeros(1, plotlen);
  31
  32 data = randi([0 M - 1], numSymbs, 1);
  33 modData = pskmod(data, M, pi / M, 'gray');
  34 x = txFilter(modData, rolloff, span, sps);
  35
  36 %% Simulate chromatic dispersion
  37 D = 17; % ps / (nm km)
  38 lambda = 1550; % nm
  39 z = 60;%000; % km
  40
  41 usingFFT = 1
  42 xCD = chromaticDispersion_FFT(x, D, lambda, z, Tsamp);
  43 %%xCD = normalizeEnergy(xCD, numSymbs, 1);
  44 %%xCD = x;
  45
  46 for i = 1:plotlen
  47   snr = EbN0_db(i) + 10 * log10(log2(M)) - 10 * log10(sps);
  48   noiseEnergy = 10 ^ (-snr / 10);
  49
  50   y = awgn(xCD, snr, 'measured');
  51   %%y = xCD;
  52
  53   r = rxFilter(y, rolloff, span, sps);
  54   rCDComp = CDCompensation(r, D, lambda, z, Tsamp);
  55   rCDComp = normalizeEnergy(rCDComp, numSymbs*sps, 1);
  56
  57   rSampled = rCDComp(sps*span/2+1:sps:(numSymbs+span/2)*sps);
  58   rNoCompSampled = r(sps*span/2+1:sps:(numSymbs+span/2)*sps);
  59
  60   %% rotate rNoCompSampled to match original data
  61   theta = angle(-sum(rNoCompSampled .^ M)) / M;
  62   %% if theta approx +pi/M, wrap to -pi/M
  63   if abs(theta - pi / M) / (pi / M) < 0.1
  64     theta = -pi / M;
  65   end
  66   rNoCompSampled = rNoCompSampled .* exp(-j * theta);
  67
  68
  69   %% Not entirely sure why, but after using FFT instead of time-domain
  70   %% convolution for simulating CD, we now need to do the same rotation
  71   %% for rSampled as well, but this time with a positive rotation.
  72   theta = angle(-sum(rSampled .^ M)) / M;
  73   if abs(theta + pi / M) / (pi / M) < 0.1
  74     theta = +pi / M;
  75   end
  76   rSampled = rSampled .* exp(-1j * theta);
  77
  78
  79
  80   %% adaptive filter
  81   adaptFilterOut = adaptiveCMA(rSampled);
  82
  83   demodData = pskdemod(rSampled, M, pi / M, 'gray');
  84   demodNoComp = pskdemod(rNoCompSampled, M, pi / M, 'gray');
  85   demodAdapt = pskdemod(adaptFilterOut, M, pi / M, 'gray');
  86   %%demodMatlabAdapt = pskdemod(matlabEq, M, pi / M, 'gray');
  87
  88   [bitErrors, ber(i)] = biterr(data, demodData);
  89   [bitErrors, berNoComp(i)] = biterr(data, demodNoComp);
  90   [~, berAdapt(i)] = biterr(data, demodAdapt);
  91   %%[~, berMatlabAdapt(i)] = biterr(data, demodMatlabAdapt);
  92
  93 %{
  94   if EbN0_db(i) == 14
  95     figure(1);
  96     scatterplot(normalizeEnergy(rSampled, numSymbs, 1));
  97     formatFigure;
  98     title('Constellation after CD comp.', 'interpreter', 'latex');
  99     xlabel('In-Phase', 'interpreter', 'latex');
 100     ylabel('Quadrature', 'interpreter', 'latex');
 101     set(gca, 'FontSize', 18);
 102     %%scatterplot(modData);
 103     %%title('Original constellation');
 104     scatterplot(normalizeEnergy(rNoCompSampled, numSymbs, 1));
 105     formatFigure;
 106     title('Constellation without CD comp.', 'interpreter', 'latex');
 107     xlabel('In-Phase', 'interpreter', 'latex');
 108     ylabel('Quadrature', 'interpreter', 'latex');
 109     set(gca, 'FontSize', 18);
 110     %scatterplot(adaptFilterOut);
 111     %title('Constellation with CD compensation and adaptive filter');
 112     %scatterplot(matlabEq);
 113     %title('Matlab equalizer');
 114     ber(i)
 115     %berNoComp(i)
 116     %berAdapt(i)
 117     %berMatlabAdapt(i)
 118   end
 119 %}
 120 end
 121
 122 figure(1);
 123 clf;
 124
 125 %% Plot simulated results
 126 semilogy(EbN0_db, ber, 'r', 'LineWidth', 2);
 127 hold on;
 128 semilogy(EbN0_db, berNoComp, 'm', 'LineWidth', 2);
 129 semilogy(EbN0_db, berAdapt, 'Color', [0, 0.6, 0], 'LineWidth', 2);
 130 %%%semilogy(EbN0_db, berMatlabAdapt, 'c', 'LineWidth', 1.4);
 131
 132 theoreticalPSK(EbN0_db, M, 'b', 'LineWidth', 1);
 133 %%legend({'CD + AWGN + CD comp.', 'CD + AWGN + CD comp.~+ CMA', ...
 134 %%        'Theoretical AWGN'}, 'Location', 'southwest');
 135 %%legend({'CD + AWGN + CD comp.', 'CD + AWGN', 'Theoretical AWGN'}, ...
 136 %%       'Location', 'southwest');
 137 legend({'CD + AWGN + CD comp.', 'CD + AWGN', ...
 138         'CD + AWGN + CD comp.~+ CMA', 'Theoretical AWGN'}, 'Location', ...
 139        'Southwest');
 140
 141 %%title(strcat(num2str(M), '-PSK with chromatic dispersion and compensation'));
 142 title({'QPSK with chromatic dispersion and compensation', ...
 143        strcat(['$D = 17$ ps/(nm km), $z = ', num2str(z), '$ km'])});
 144 grid on;
 145 xlabel('$E_b/N_0$ (dB)');
 146 ylabel('BER');
 147
 148 formatFigure;