Компенсируйте модулируемые сигналы с помощью линейной фильтрации
Система comm.LinearEqualizer object™ использует строку задержки касания линейного фильтра со взвешенной суммой, чтобы компенсировать модулируемые сигналы, переданные через дисперсионный канал. Объект эквалайзера адаптивно настраивает веса касания на основе выбранного алгоритма. Для получения дополнительной информации см. Алгоритмы.
Компенсировать модулируемые сигналы с помощью линейного фильтра:
Создайте объект comm.LinearEqualizer и установите его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.
Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты? MATLAB.
lineq = comm.LinearEqualizerlineq = comm.LinearEqualizer(Name,Value)lineq = comm.LinearEqualizer
lineq = comm.LinearEqualizer(Name,Value)comm.LinearEqualizer('Algorithm','RLS') конфигурирует объект эквалайзера обновить веса касания с помощью алгоритма рекурсивных наименьших квадратов (RLS). Заключите каждое имя свойства в кавычки.
y = lineq(x,tsym)y = lineq(x,tsym,tf)y = lineq(x)y = lineq(x,aw)y = lineq(x,tsym,tf)tf. Системный объект запускает обучение, когда tf изменяется от false до true (в возрастающем ребре). Train Системного объекта до всех символов в tsym обрабатывается. Вход tsym проигнорирован, когда tf является false. Чтобы включить этот синтаксис, установите свойство Algorithm на свойство 'LMS' или 'RLS' и TrainingFlagInputPort к true.
y = lineq(x,aw)aw весов. Системный объект адаптирует веса касания эквалайзера, когда aw является true. Если aw является false, Системный объект сохраняет веса неизменными. Чтобы включить этот синтаксис, установите свойство Algorithm на свойство 'CMA' и AdaptWeightsSource к 'Input port'.
Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:
release(obj)
Создайте модулятор BPSK и Систему эквалайзера object™, задав линейный эквалайзер LMS, имеющий восемь касаний и размер шага 0,03.
bpsk = comm.BPSKModulator; eqlms = comm.LinearEqualizer('Algorithm','LMS','NumTaps',8,'StepSize',0.03);
Измените ссылочный индекс касания эквалайзера.
eqlms.ReferenceTap = 4;
Создайте набор тестовых данных. Получите данные путем свертки к сигналу.
x = bpsk(randi([0 1],1000,1)); rxsig = conv(x,[1 0.8 0.3]);
Используйте maxstep, чтобы найти максимальный разрешенный размер шага.
mxStep = maxstep(eqlms,rxsig)
mxStep = 0.1384
Компенсируйте полученный сигнал. Используйте первые 200 символов в качестве обучающей последовательности.
y = eqlms(rxsig,x(1:200));
Примените линейную коррекцию с помощью алгоритма наименьшее количество средних квадратичных (LMS), чтобы восстановиться, символы QPSK прошли через многопутевой канал AWGN.
Инициализируйте переменные симуляции.
M = 4; % QPSK
numSymbols = 10000;
numTrainingSymbols = 1000;
chtaps = [1 0.5*exp(1i*pi/6) 0.1*exp(-1i*pi/8)];Сгенерируйте модулируемые QPSK символы. Примените многопутевую фильтрацию канала и нарушения AWGN к символам.
data = randi([0 M-1],numSymbols,1);
tx = pskmod(data,M,pi/4);
rx = awgn(filter(chtaps,1,tx),25,'measured');Создайте линейный Системный объект эквалайзера и отобразите настройку по умолчанию. Настройте ссылочное касание к 1. Проверяйте максимальный разрешенный размер шага. Компенсируйте символы, которым повреждают.
eq = comm.LinearEqualizer
eq =
comm.LinearEqualizer with properties:
Algorithm: 'LMS'
NumTaps: 5
StepSize: 0.0100
Constellation: [1x4 double]
ReferenceTap: 3
InputDelay: 0
InputSamplesPerSymbol: 1
TrainingFlagInputPort: false
AdaptAfterTraining: true
InitialWeightsSource: 'Auto'
WeightUpdatePeriod: 1
eq.ReferenceTap = 1; mxStep = maxstep(eq,rx)
mxStep = 0.3154
[y,err,weights] = eq(rx,tx(1:numTrainingSymbols));
Постройте совокупность которым повреждают и компенсируемых символов.
constell = comm.ConstellationDiagram('NumInputPorts',2);
constell(rx,y)
Постройте сигнал ошибки эквалайзера и вычислите значение вектора ошибок (EVM) компенсируемых символов.
plot(abs(err)) grid on; xlabel('Symbols'); ylabel('|e|');title('Equalizer Error Signal')
errevm = comm.EVM; evm = errevm(tx,y)
evm = 11.7710
Постройте веса касания эквалайзера.
subplot(3,1,1); stem(real(weights)); ylabel('real(weights)'); xlabel('Tap'); grid on; axis([0 6 -0.5 1]) title('Equalizer Tap Weights') subplot(3,1,2); stem(imag(weights)); ylabel('imag(weights)'); xlabel('Tap'); grid on; axis([0 6 -0.5 1]) subplot(3,1,3); stem(abs(weights)); ylabel('abs(weights)'); xlabel('Tap'); grid on; axis([0 6 -0.5 1])
Продемонстрируйте, что линейная коррекция с помощью алгоритма наименьшее количество средних квадратичных (LMS), чтобы восстановить символы QPSK прошла через канал AWGN. Примените различные планы подготовки эквалайзера и покажите ошибочное значение символа.
Системный Setup
Моделируйте модулируемую QPSK систему, подвергающуюся AWGN. Передайте пакеты, состоявшие из 200 учебных символов и 1 800 случайных символов данных. Сконфигурируйте линейный эквалайзер LMS, чтобы восстановить пакетные данные.
M = 4; numTrainSymbols = 200; numDataSymbols = 1800; SNR = 20; trainingSymbols = pskmod(randi([0 M-1],numTrainSymbols,1),M,pi/4); numPkts = 10; lineq = comm.LinearEqualizer('Algorithm','LMS', ... 'NumTaps',5,'ReferenceTap',3,'StepSize',0.01);
Обучите эквалайзер в начале каждого пакета со сбросом
Процесс каждый пакет с помощью предварительно ожидаемых учебных символов. Сбросьте эквалайзер после обработки каждого пакета. При сбросе эквалайзера после того, как каждый пакет обеспечивает эквалайзер, чтобы обучить касания без априорного знания. Графики сигнала ошибки эквалайзера для первого, второго, и последнего пакета показывают более высокие ошибки символа в начале каждого пакета.
jj = 1; figure for ii = 1:numPkts b = randi([0 M-1],numDataSymbols,1); dataSym = pskmod(b,M,pi/4); packet = [trainingSymbols;dataSym]; rx = awgn(packet,SNR); [~,err] = lineq(rx,trainingSymbols); reset(lineq) if (ii ==1 || ii == 2 ||ii == numPkts) subplot(3,1,jj) plot(abs(err)) title(['Packet # ',num2str(ii)]) xlabel('Symbols') ylabel('Error Magnitude') axis([0,length(packet),0,1]) grid on; jj = jj+1; end end
Обучите эквалайзер в начале каждого пакета без сброса
Процесс каждый пакет с помощью предварительно ожидаемых учебных символов. Не сбрасывайте эквалайзер после того, как каждый пакет будет обработан. Не сбрасывая после каждого пакета, эквалайзер сохраняет веса касания от учебных предшествующих пакетов. Графики сигнала ошибки эквалайзера для первого, второго, и последнего пакета показывают, что после начальной подготовки на первом пакете, последующие пакеты имеют меньше ошибок символа в начале каждого пакета.
release(lineq) jj = 1; figure for ii = 1:numPkts b = randi([0 M-1],numDataSymbols,1); dataSym = pskmod(b,M,pi/4); packet = [trainingSymbols;dataSym]; channel = 1; rx = awgn(packet*channel,SNR); [~,err] = lineq(rx,trainingSymbols); if (ii ==1 || ii == 2 ||ii == numPkts) subplot(3,1,jj) plot(abs(err)) title(['Packet # ',num2str(ii)]) xlabel('Symbols') ylabel('Error Magnitude') axis([0,length(packet),0,1]) grid on; jj = jj+1; end end
Обучайте эквалайзер периодически
Системы с сигналами, подвергающимися изменяющимся во времени каналам, требуют, чтобы периодическое обучение эквалайзера поддержать соединило изменения канала. Задайте систему, которая имеет 200 символов обучения каждым 1 800 символам данных. Между обучением эквалайзер не обновляет веса касания. Процессы эквалайзера 200 символов на пакет.
Rs = 1e6;
fd = 20;
spp = 200; % Symbols per packet
b = randi([0 M-1],numDataSymbols,1);
dataSym = pskmod(b,M,pi/4);
packet = [trainingSymbols; dataSym];
stream = repmat(packet,10,1);
tx = (0:length(stream)-1)'/Rs;
channel = exp(1i*2*pi*fd*tx);
rx = awgn(stream.*channel,SNR);Установите свойство AdaptAfterTraining на false останавливать обновления веса касания эквалайзера после учебной фазы.
release(lineq) lineq.AdaptAfterTraining = false
lineq =
comm.LinearEqualizer with properties:
Algorithm: 'LMS'
NumTaps: 5
StepSize: 0.0100
Constellation: [1x4 double]
ReferenceTap: 3
InputDelay: 0
InputSamplesPerSymbol: 1
TrainingFlagInputPort: false
AdaptAfterTraining: false
InitialWeightsSource: 'Auto'
WeightUpdatePeriod: 1
Компенсируйте данные, которым повреждают. Постройте угловую погрешность от канала, сигнала ошибки эквалайзера и сигнального созвездия. Когда канал отличается, эквалайзер, вывод не удаляет эффекты канала. Кроме того, выходная совокупность вращается из синхронизации, приводящей к битовым ошибкам.
[y,err] = lineq(rx,trainingSymbols); figure subplot(2,1,1) plot(tx, unwrap(angle(channel))) xlabel('Time (sec)') ylabel('Channel Angle (rad)') title('Angular Error Over Time') subplot(2,1,2) plot(abs(err)) xlabel('Symbols') ylabel('Error Magnitude') grid on title('Time-Varying Channel Without Retraining')
scatterplot(y)
Установите свойство TrainingInputPort на true конфигурировать эквалайзер, чтобы переобучить касания, когда сообщено входом trainFlag. Эквалайзер обучается только, когда trainFlag является true. После каждых 2 000 символов эквалайзер переобучает касания и сохраняет, соединяют изменения канала. Постройте угловую погрешность от канала, сигнала ошибки эквалайзера и сигнального созвездия. Когда канал отличается, эквалайзер, вывод удаляет эффекты канала. Кроме того, выходная совокупность не вращается из синхронизации, и битовые ошибки уменьшаются.
release(lineq) lineq.TrainingFlagInputPort = true; symbolCnt = 0; numPackets = length(rx)/spp; trainFlag = true; trainingPeriod = 2000; eVec = zeros(size(rx)); yVec = zeros(size(rx)); for p=1:numPackets [yVec((p-1)*spp+1:p*spp,1),eVec((p-1)*spp+1:p*spp,1)] = ... lineq(rx((p-1)*spp+1:p*spp,1),trainingSymbols,trainFlag); symbolCnt = symbolCnt + spp; if symbolCnt >= trainingPeriod trainFlag = true; symbolCnt = 0; else trainFlag = false; end end figure subplot(2,1,1) plot(tx, unwrap(angle(channel))) xlabel('t (sec)') ylabel('Channel Angle (rad)') title('Angular Error Over Time') subplot(2,1,2) plot(abs(eVec)) xlabel('Symbols') ylabel('Error Magnitude') grid on title('Time-Varying Channel With Retraining')
scatterplot(yVec)
Моделируйте систему с задержкой между переданными символами и полученными выборками. Типичные системы имеют фильтры передатчика и получателя, которые приводят к задержке. Эта задержка должна составляться, чтобы синхронизировать систему. В этом примере системная задержка введена без передачи, и получите фильтры. Линейная коррекция, с помощью алгоритма наименьшее количество средних квадратичных (LMS), восстанавливает символы QPSK.
Инициализируйте переменные симуляции.
M = 4; % QPSK
numSymbols = 10000;
numTrainingSymbols = 1000;
mpChan = [1 0.5*exp(1i*pi/6) 0.1*exp(-1i*pi/8)];
systemDelay = dsp.Delay(20);
snr = 24;Сгенерируйте модулируемые QPSK символы. Примените многопутевую фильтрацию канала, системную задержку и AWGN к переданным символам.
data = randi([0 M-1],numSymbols,1); tx = pskmod(data,M,pi/4); % OQPSK delayedSym = systemDelay(filter(mpChan,1,tx)); rx = awgn(delayedSym,snr,'measured');
Создайте эквалайзер и Системные объекты EVM. Системный объект эквалайзера задает линейный эквалайзер с помощью LMS-алгоритма.
lineq = comm.LinearEqualizer('Algorithm','LMS', ... 'NumTaps',9,'ReferenceTap',5); evm = comm.EVM('ReferenceSignalSource', ... 'Estimated from reference constellation');
Компенсируйте, не настраивая входную задержку
Компенсируйте полученные символы.
[y1,err1,wts1] = lineq(rx,tx(1:numTrainingSymbols,1));
Найдите задержку между полученными символами и переданными символами при помощи функции finddelay.
rxDelay = finddelay(tx,rx)
rxDelay = 20
Отобразите информацию об эквалайзере. Значение задержки указывает на задержку, введенную эквалайзером. Вычислите общую задержку как сумму rxDelay и задержки эквалайзера.
eqInfo = info(lineq)
eqInfo = struct with fields:
Latency: 4
totalDelay = rxDelay + eqInfo.Latency;
Пока эквалайзер, вывод сходится, коэффициент ошибок символа, не высок. Постройте вывод ошибок, err1, чтобы определить, когда компенсируемый вывод будет сходиться.
plot(abs(err1)) xlabel('Symbols') ylabel('Error Magnitude') title('Equalizer Error Signal')
График показывает чрезмерные ошибки вне этих 1 000 периодов подготовки символов. Когда демодуляция символов и вычислительных ошибок символа, чтобы составлять не сходившийся вывод и системную задержку между эквалайзером вывод и переданными символами, пропускает первые 2 000 символов.
dataRec1 = pskdemod(y1(2000+totalDelay:end),M,pi/4); symErrWithDelay = symerr(data(2000:end-totalDelay),dataRec1)
symErrWithDelay = 5999
evmWithDelay = evm(y1)
evmWithDelay = 29.5795
Коэффициент ошибок и EVM высоки, потому что получить задержка не составлялась в Системном объекте эквалайзера.
Настройте входную задержку эквалайзера
Компенсируйте полученные данные при помощи значения задержки, чтобы установить свойство InputDelay. Поскольку InputDelay является ненастраиваемым свойством, необходимо выпустить Системный объект lineq, чтобы реконфигурировать свойство InputDelay. Компенсируйте полученные символы.
release(lineq) lineq.InputDelay = rxDelay
lineq =
comm.LinearEqualizer with properties:
Algorithm: 'LMS'
NumTaps: 9
StepSize: 0.0100
Constellation: [1x4 double]
ReferenceTap: 5
InputDelay: 20
InputSamplesPerSymbol: 1
TrainingFlagInputPort: false
AdaptAfterTraining: true
InitialWeightsSource: 'Auto'
WeightUpdatePeriod: 1
[y2,err2,wts2] = lineq(rx,tx(1:numTrainingSymbols,1));
Постройте веса касания и компенсируемое ошибочное значение. Диаграмма стебель-листья показывает, что веса касания эквалайзера до и после системной задержки удалены. 2D график показывает более медленную сходимость эквалайзера для задержанного сигнала, по сравнению с сигналом с удаленной задержкой.
subplot(2,1,1) stem([real(wts1),real(wts2)]) xlabel('Taps') ylabel('Tap Weight Real') legend('rxDelayed','rxDelayRemoved') grid on subplot(2,1,2) stem([imag(wts1),imag(wts2)]) xlabel('Taps') ylabel('Tap Weight Imaginary') legend('rxDelayed','rxDelayRemoved') grid on
figure plot([abs(err1),abs(err2)]) xlabel('Symbols') ylabel('Error Magnitude') legend('rxDelayed','rxDelayRemoved') grid on
Постройте вывод ошибок компенсируемых сигналов, rxDelayed и rxDelayRemoved. Для сигнала, которому удалили задержку, эквалайзер сходится во время 1 000 периодов подготовки символа. Когда демодуляция символов и вычислительных ошибок символа, чтобы составлять не сходившийся вывод и системную задержку между эквалайзером вывод и переданными символами, пропускает первые 500 символов. Реконфигурирование эквалайзера, чтобы составлять системную задержку включает лучшую коррекцию сигнала и уменьшает ошибки символа и EVM.
eqInfo = info(lineq)
eqInfo = struct with fields:
Latency: 4
totalDelay = rxDelay + eqInfo.Latency; dataRec2 = pskdemod(y2(500+totalDelay:end),M,pi/4); symErrDelayRemoved = symerr(data(500:end-totalDelay),dataRec2)
symErrDelayRemoved = 0
evmDelayRemoved = evm(y2(500+totalDelay:end))
evmDelayRemoved = 9.4435
Восстановите символы QPSK с линейным эквалайзером, с помощью постоянного алгоритма модуля (CMA) и основанного на EVM обучения касаний. При использовании слепых алгоритмов эквалайзера, таких как CMA, можно обучить касания эквалайзера с помощью свойства AdaptWeights запустить и остановить обучение. Используйте функции помощника, чтобы сгенерировать графики и применить исправление фазы.
Инициализируйте системные переменные.
rng(123456); M = 4; % QPSK numSymbols = 100; numPackets = 5000; raylChan = comm.RayleighChannel('PathDelays',[0 1], ... 'AveragePathGains',[0 -12],'MaximumDopplerShift',1e-5); SNR = 50; adaptWeights = true;
Создайте эквалайзер и Системные объекты EVM. Системный объект эквалайзера задает линейный эквалайзер с помощью CMA адаптивный алгоритм. Вызовите функцию помощника, чтобы инициализировать графики фигуры.
lineq = comm.LinearEqualizer('Algorithm','CMA', ... 'NumTaps',5,'ReferenceTap',3, ... 'StepSize',0.03,'AdaptWeightsSource','Input port')
lineq =
comm.LinearEqualizer with properties:
Algorithm: 'CMA'
NumTaps: 5
StepSize: 0.0300
Constellation: [1x4 double]
ReferenceTap: 3
InputSamplesPerSymbol: 1
AdaptWeightsSource: 'Input port'
InitialWeightsSource: 'Auto'
WeightUpdatePeriod: 1
info(lineq)
ans = struct with fields:
Latency: 2
evm = comm.EVM('ReferenceSignalSource', ... 'Estimated from reference constellation'); [errPlot,evmPlot,scatSym,adaptState] = initFigures(numPackets,lineq);
Цикл коррекции
Выполните эти шаги, чтобы реализовать цикл коррекции.
Сгенерируйте пакеты данных о PSK.
Примените Релеевское замирание и AWGN к данным о передаче.
Примените коррекцию к полученным данным и исправление фазы к эквалайзеру вывод.
Оцените EVM и переключите флаг adaptWeights к true или false на основе уровня EVM.
Обновите графики фигуры.
for p=1:numPackets data = randi([0 M-1],numSymbols,1); tx = pskmod(data,M,pi/4); rx = awgn(raylChan(tx),SNR); rxDelay = finddelay(rx,tx); [y,err,wts] = lineq(rx,adaptWeights); y = phaseCorrection(y); evmEst = evm(y); adaptWeights = (evmEst > 20); updateFigures(errPlot,evmPlot,scatSym,adaptState, ... wts,y(end),evmEst,adaptWeights,p,numPackets) end
rxDelay
rxDelay = 0
Графики фигуры показывают, что, когда EVM отличается, переключатели эквалайзера в и из направленного на решение режима адаптации веса.
Функции помощника
Эта функция помощника инициализирует фигуры, которые показывают квадратический график результатов симуляции.
function [errPlot,evmPlot,scatter,adaptState] = initFigures(numPkts,lineq) yVec = nan(numPkts,1); evmVec = nan(numPkts,1); wVec = zeros(lineq.NumTaps,1); adaptVec = nan(numPkts,1); figure subplot(2,2,1) evmPlot = stem(wVec); grid on; axis([1 lineq.NumTaps 0 1.8]) xlabel('Taps'); ylabel('|Weights|'); title('Tap Weight Magnitude') subplot(2,2,2) scatter = plot(yVec, '.'); axis square; axis([-1.2 1.2 -1.2 1.2]); grid on xlabel('In-phase'); ylabel('Quadrature'); title('Scatter Plot'); subplot(2,2,3) adaptState = plot(adaptVec); grid on; axis([0 numPkts -0.2 1.2]) ylabel('Training'); xlabel('Symbols'); title('Adapt Weights Signal') subplot(2,2,4) errPlot = plot(evmVec); grid on; axis([1 numPkts 0 100]) xlabel('Symbols'); ylabel('EVM (%)'); title('EVM') end
Эта функция помощника обновляет фигуры.
function updateFigures(errPlot,evmPlot,scatSym, ... adaptState,w,y,evmEst,adaptWts,p,numFrames) persistent yVec evmVec adaptVec if p == 1 yVec = nan(numFrames,1); evmVec = nan(numFrames,1); adaptVec = nan(numFrames,1); end yVec(p) = y; evmVec(p) = evmEst; adaptVec(p) = adaptWts; errPlot.YData = abs(evmVec); evmPlot.YData = abs(w); scatSym.XData = real(yVec); scatSym.YData = imag(yVec); adaptState.YData = adaptVec; drawnow limitrate end
Эта функция помощника применяет исправление фазы.
function y = phaseCorrection(y) a = angle(y((real(y) > 0) & (imag(y) > 0))); a(a < 0.1) = a(a < 0.1) + pi/2; theta = mean(a) - pi/4; y = y * exp(-1i*theta); end
Восстановите символы QPSK в исчезающих средах с линейным эквалайзером, с помощью алгоритма наименьшее количество средних квадратичных (LMS). Используйте функцию объекта reset, чтобы компенсировать независимые пакеты. Используйте функции помощника, чтобы сгенерировать графики. Этот пример также показывает основанную на символе обработку и основанную на кадре обработку.
Настройка
Инициализируйте системные переменные, создайте Системный объект эквалайзера и инициализируйте фигуры графика.
M = 4; % QPSK numSym = 1000; numTrainingSym = 100; numPackets = 5; numTaps = 9; ttlNumSym = numSym + numTrainingSym; raylChan = comm.RayleighChannel('PathDelays',[0 1], ... 'AveragePathGains',[0 -9], ... 'MaximumDopplerShift',0, ... 'PathGainsOutputPort',true); SNR = 35; rxVec = zeros(ttlNumSym,numPackets); txVec = zeros(ttlNumSym,numPackets); yVec = zeros(ttlNumSym,1); eVec = zeros(ttlNumSym,1); lineq1 = comm.LinearEqualizer('Algorithm','LMS', ... 'NumTaps',numTaps,'ReferenceTap',5, ... 'StepSize',0.01,'TrainingFlagInputPort',true); [errPlot,wStem,hStem,scatPlot] = initFigures(ttlNumSym,lineq1, ... raylChan.AveragePathGains);
Основанная на символе обработка
Для основанной на символе обработки обеспечьте один символ во входе эквалайзера. Сбросьте состояние эквалайзера и канал после обработки каждого пакета.
for p = 1:numPackets trainingFlag = true; for q=1:ttlNumSym data = randi([0 M-1],1,1); tx = pskmod(data,M,pi/4); [xc,pg] = raylChan(tx); rx = awgn(xc,25); [y,err,wts] = lineq1(rx,tx,trainingFlag);
Отключите обучение после обработки символов обучения numTrainingSym.
if q == numTrainingSym trainingFlag = false; end updateFigures(errPlot,wStem,hStem,scatPlot,err,wts,y,pg,q,ttlNumSym); txVec(q,p) = tx; rxVec(q,p) = rx; end
После обработки каждого пакета сброс Системный объект канала, чтобы получить новую реализацию канала касается и Системный объект эквалайзера, чтобы восстановить веса касаний по умолчанию.
reset(raylChan)
reset(lineq1)
end
Основанная на пакете обработка
Для основанной на пакете обработки обеспечьте один пакет во входе эквалайзера. Каждый пакет содержит символы ttlNumSym. Поскольку учебная длительность является меньше, чем пакетная длина, вы не должны задавать вход начинать-обучения.
yVecPkt = zeros(ttlNumSym,numPackets); errVecPkt = zeros(ttlNumSym,numPackets); wgtVecPkt = zeros(numTaps,numPackets); lineq2 = comm.LinearEqualizer('Algorithm','LMS', ... 'NumTaps',9,'ReferenceTap',6,'StepSize',0.01); for p = 1:numPackets [yVecPkt(:,p),errVecPkt(:,p),wgtVecPkt(:,p)] = ... lineq2(rxVec(:,p),txVec(1:numTrainingSym,p)); for q=1:ttlNumSym updateFigures(errPlot,wStem,hStem,scatPlot, ... errVecPkt(q,p),wgtVecPkt(:,p),yVecPkt(q,p),pg,q,ttlNumSym); end
После обработки каждого пакета сброс Системный объект канала, чтобы получить новую реализацию канала касается и Системный объект эквалайзера, чтобы восстановить веса касаний по умолчанию.
reset(raylChan)
reset(lineq2)
end
Функции помощника
Функция помощника инициализирует фигуры.
function [errPlot,wStem,hStem,scatPlot] = initFigures(ttlNumSym,lineq,pg) yVec = nan(ttlNumSym,1); eVec = nan(ttlNumSym,1); wVec = zeros(lineq.NumTaps,1); figure; subplot(2,2,1); wStem = stem(wVec); axis([1 lineq.NumTaps 0 1.8]); grid on xlabel('Taps'); ylabel('|Weights|'); title('Tap Weight Magnitude') subplot(2,2,2); hStem = stem([0 abs(pg) 0]); grid on; xlabel('Taps'); ylabel('|Path Gain|'); title('Channel Path Gain Magnitude') subplot(2,2,3); errPlot = plot(eVec); axis([1 ttlNumSym 0 1.2]); grid on xlabel('Symbols'); ylabel('|Error Magnitude|'); title('Error Magnitude') subplot(2,2,4); scatPlot = plot(yVec,'.'); axis square; axis([-1.2 1.2 -1.2 1.2]); grid on; xlabel('In-phase'); ylabel('Quadrature'); title(sprintf('Scatter Plot')); end
Эта функция помощника обновляет фигуры.
function updateFigures(errPlot,wStem,hStem,scatPlot, ... err,wts,y,pg,p,ttlNumSym) persistent yVec eVec if p == 1 yVec = nan(ttlNumSym,1); eVec = nan(ttlNumSym,1); end yVec(p) = y; eVec(p) = abs(err); errPlot.YData = abs(eVec); wStem.YData = abs(wts); hStem.YData = [0 abs(pg) 0]; scatPlot.XData = real(yVec); scatPlot.YData = imag(yVec); drawnow limitrate end
Используйте линейный эквалайзер в неадаптивном режиме. Используйте функцию объекта mmseweights для calulate решение для минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE) и используйте веса для линейных весов касаний эквалайзера.
Инициализируйте переменные симуляции.
M = 4; % QPSK
numSymbols = 10000;
numTrainingSymbols = 1000;
chtaps = [1 0.5*exp(1i*pi/6) 0.1*exp(-1i*pi/8)];
EbN0 = 20;Сгенерируйте модулируемые символы QPSK. Примените задержанную многопутевую фильтрацию канала и нарушения AWGN к символам.
data = randi([0 M-1], numSymbols, 1);
tx = pskmod(data, M, pi/4);
rx = awgn(filter(chtaps,1,tx),25,'measured');Создайте линейный Системный объект эквалайзера, сконфигурированный, чтобы использовать алгоритм CMA, установить свойство AdaptWeights на false и свойство InitialWeightsSource к Property. Вычислите веса MMSE. Установите начальные веса касания на расчетные веса MMSE. Компенсируйте символы, которым повреждают.
eq = comm.LinearEqualizer('Algorithm','CMA','AdaptWeights',false,'InitialWeightsSource','Property')
eq =
comm.LinearEqualizer with properties:
Algorithm: 'CMA'
NumTaps: 5
StepSize: 0.0100
Constellation: [1x4 double]
InputSamplesPerSymbol: 1
AdaptWeightsSource: 'Property'
AdaptWeights: false
InitialWeightsSource: 'Property'
InitialWeights: [5x1 double]
WeightUpdatePeriod: 1
wgts = mmseweights(eq,chtaps,EbN0)
wgts = 5×1 complex
0.0005 - 0.0068i
0.0103 + 0.0117i
0.9694 - 0.0019i
-0.3987 + 0.2186i
0.0389 - 0.1756i
eq.InitialWeights = wgts; [y,err,weights] = eq(rx);
Постройте совокупность которым повреждают и компенсируемых символов.
constell = comm.ConstellationDiagram('NumInputPorts',2);
constell(rx,y)
Постройте сигнал ошибки эквалайзера и вычислите значение вектора ошибок компенсируемых символов.
plot(abs(err)) grid on; xlabel('Symbols'); ylabel('|e|')
errevm = comm.EVM; evm = errevm(tx,y)
evm = 140.6177
Постройте веса касания эквалайзера.
subplot(3,1,1); stem(real(weights)); ylabel('real(weights)'); xlabel('Tap'); grid on; axis([1 8 -0.5 1]) line([eq.NumTaps+0.5 eq.NumTaps+0.5], [-0.5 1], 'Color', 'r', 'LineWidth', 1) title('Equalizer Tap Weights') subplot(3,1,2); stem(imag(weights)); ylabel('imag(weights)'); xlabel('Tap'); grid on; axis([1 8 -0.5 1]) line([eq.NumTaps+0.5 eq.NumTaps+0.5], [-0.5 1], 'Color', 'r', 'LineWidth', 1) subplot(3,1,3); stem(abs(weights)); ylabel('abs(weights)'); xlabel('Tap'); grid on; axis([1 8 -0.5 1]) line([eq.NumTaps+0.5 eq.NumTaps+0.5], [-0.5 1], 'Color', 'r', 'LineWidth', 1)
Линейные эквалайзеры могут удалить интерференцию межсимвола (ISI), когда частотная характеристика канала не имеет никакого пустого указателя. Если пустой указатель существует в частотной характеристике канала, линейные эквалайзеры имеют тенденцию улучшать шум. В этом случае используйте эквалайзеры обратной связи решения, чтобы не улучшать шум.
Линейный эквалайзер состоит из коснувшейся строки задержки, которая хранит выборки от входного сигнала. Однажды на период символа, эквалайзер выводит взвешенную сумму значений в строке задержки и обновляет веса, чтобы подготовиться к следующему периоду символа.
Линейные эквалайзеры могут быть расположены с интервалами символом или дробные расположенный с интервалами символом.
Для расположенного с интервалами символом эквалайзера количество выборок на символ, K, равняется 1. Выходная частота дискретизации равняется входной частоте дискретизации.
Для дробного расположенного с интервалами символом эквалайзера количество выборок на символ, K, является целым числом, больше, чем 1. Как правило, K 4 для незначительно расположенных с интервалами эквалайзеров. Выходная частота дискретизации является 1/T, и входной частотой дискретизации является K/T, где T является периодом символа. Обновление веса касания происходит при норме выработки.
Это схематические показы линейный эквалайзер с весами L, периодом символа T и выборками K на символ. Если K равняется 1, результатом является расположенный с интервалами символом линейный эквалайзер вместо дробного расположенного с интервалами символом линейного эквалайзера.
В каждый период символа эквалайзер получает выборки входа K в коснувшейся строке задержки. Эквалайзер затем выводит взвешенную сумму значений в коснувшейся строке задержки и обновляет веса, чтобы подготовиться к следующему периоду символа.
Для получения дополнительной информации смотрите Коррекцию.