Модулируйте сигнал с помощью метода OFDM
OFDMModulator
объект модулирует сигнал с помощью ортогонального метода модуляции деления частоты. Выход представляет собой репрезентацию модулированного сигнала.
Модулировать сигнал с помощью OFDM:
Создайте comm.OFDMModulator
объект и набор его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.
Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты? MATLAB.
создает Систему модулятора OFDM object™.ofdmmod
= comm.OFDMModulator
задает Свойства с помощью одного из большего количества аргументов пары "имя-значение". Заключите каждое имя свойства в кавычки. Например, ofdmmod
= comm.OFDMModulator(Name
,Value
)comm.OFDMModulator('NumSymbols',8)
задает восемь символов OFDM в сетке частоты времени.
.
устанавливает свойства системного объекта модулятора OFDM на основе заданного системного объекта демодулятора OFDM ofdmmod
= comm.OFDMModulator(ofdmdemod
)comm.OFDMDemodulator
.
Если в противном случае не обозначено, свойства являются ненастраиваемыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируют, когда вы вызываете их и release
функция разблокировала их.
Если свойство является настраиваемым, можно изменить его значение в любое время.
Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Используя Системные объекты (MATLAB).
FFTLength
— Количество точек БПФ
(значение по умолчанию) | положительное целое числоКоличество Быстрого преобразования Фурье (FFT) указывает в виде положительного целого числа. Длина БПФ, БПФ N, должна быть больше или быть равна 8 и эквивалентна количеству поднесущих.
Типы данных: double
NumGuardBandCarriers
— Количество поднесущих к левым и правым защитным полосам
(значение по умолчанию) | двухэлементный вектор-столбец целых чиселКоличество поднесущих, выделенных левым и правым защитным полосам в виде двухэлементного вектор-столбца целых чисел. Количество поднесущих должно находиться в пределах [0, NFFT/2 − 1]. Этот вектор имеет форму [N leftG, N rightG], где N leftG и N rightG задают левые и правые защитные полосы, соответственно.
Типы данных: double
InsertDCNull
— Опция, чтобы вставить пустой указатель DCfalse
или 0
(значение по умолчанию) | true
или 1
Опция, чтобы вставить пустой указатель DC в виде числового или логического 0
ложь
) или 1
TRUE
). Поднесущая DC является центром диапазона частот и имеет значение индекса:
(FFTLength
/ 2) + 1, когда FFTLength
является четным
(FFTLength
+ 1) / 2, когда FFTLength
является нечетным
PilotInputPort
— Опция, чтобы задать экспериментальный входfalse
или 0
(значение по умолчанию) | true
или 1
Опция, чтобы задать экспериментальный вход в виде числового или логического 0
ложь
) или 1
TRUE
). Если этим свойством является 1
TRUE
), можно присвоить отдельные поднесущие для экспериментальной передачи. Если этим свойством является 0
ложь
), экспериментальная информация принята, чтобы быть встроенной во входные данные.
PilotCarrierIndices
— Экспериментальные индексы поднесущей
(значение по умолчанию) | вектор-столбецЭкспериментальные индексы поднесущей в виде вектор-столбца. Если свойство PilotCarrierIndices установлено в 1
TRUE
), можно задать индексы экспериментальных поднесущих. Можно присвоить индексы тем же или различным поднесущим для каждого символа. Точно так же экспериментальные индексы поставщика услуг могут отличаться через несколько антенн передачи. В зависимости от желаемого уровня управления для присвоений индекса варьируются размерности свойства. Допустимые экспериментальные индексы падают в области значений
где значение индекса не может превысить количество поднесущих. Когда экспериментальные индексы являются тем же самым для каждого символа и передают антенну, свойство имеет размерности N pilot-1. Когда экспериментальные индексы варьируются через символы, свойство имеет размерности N pilot-by-Nsym. Если вы передаете только один символ, но несколько антенн передачи, свойство имеет размерности пилот N 1 Nt., где N t. является количеством антенн передачи. Если индексы варьируются через количество символов и передают антенны, свойство имеет размерности пилот N Nsym Nt. Если количество антенн передачи больше один, гарантируйте, что индексы на символ должны быть взаимно отличными через антенны, чтобы минимизировать интерференцию.
Чтобы включить это свойство, установите PilotInputPort
свойство к 1
TRUE
).
CyclicPrefixLength
— Длина циклического префикса
(значение по умолчанию) | положительное целое число | вектор-строкаДлина циклического префикса в виде положительного целого числа. Если вы задаете скаляр, длина префикса является тем же самым для всех символов через все антенны. Если вы задаете вектор-строку из длины N sym, длина префикса может варьироваться через символы, но остается то же самое через все антенны.
Типы данных: double
Windowing
— Опция, чтобы применить повышенное окно косинуса между символами OFDMfalse
или 0
(значение по умолчанию) | true
или 1
Опция, чтобы применить повышенное окно косинуса между символами OFDM в виде true
или false
. Работа с окнами является процессом, в котором символ OFDM умножается на повышенное окно косинуса перед передачей, чтобы более быстро уменьшить мощность внеполосных поднесущих. Работа с окнами уменьшает спектральный перерост.
WindowLength
— Длина повышенного окна косинуса
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величинаДлина повышенного окна косинуса в виде положительной скалярной величины. Это значение должно быть меньше чем или равно минимальной циклической длине префикса. Например, в настройке четырех символов с циклическими длинами префикса 12, 14, 16, и 18, длина окна должна быть меньше чем или равна 12.
Чтобы включить это свойство, установите Windowing
свойство к 1
TRUE
).
NumSymbols
— Количество символов OFDM
(значение по умолчанию) | положительное целое числоКоличество символов OFDM в сетке частоты времени в виде положительного целого числа.
NumTransmitAntennnas
— Количество антенн передачи
(значение по умолчанию) | положительное целое числоКоличество антенн передачи, используемых, чтобы передать OFDM модулируемый сигнал, задало положительное целое число.
присваивает экспериментальный сигнал, waveform
= ofdmmod(data
,pilot
)pilot
, в поднесущие частоты, заданные значением свойства PilotCarrierIndices ofdmmod
системный объект. Чтобы включить этот синтаксис устанавливает свойство PilotCarrierIndices на true
.
insignal
— Введите сгенерированный модулированный сигналВведите сгенерированный модулированный сигнал в виде матрицы или трехмерного массива числовых значений. Входной сгенерированный модулированный сигнал должен иметь размер N f Nsym Nt. где N f является количеством поднесущих частоты, исключая пустой указатель DC и защитные полосы.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
data
— Входные данныеВходные данные в виде матрицы или трехмерного массива. Вход должен быть числовым из размера N d Nsym Nt. где N d является количеством поднесущих данных в каждом символе. Для получения дополнительной информации о том, как вычисляется N d, смотрите к свойству PilotCarrierIndices.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
pilot
— Экспериментальный сигналЭкспериментальный сигнал в виде трехмерного массива числовых значений. Экспериментальный сигнал должен иметь размер пилот N 1 Nt.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
waveform
— OFDM Модулируемый сгенерированный модулированный сигналOFDM Модулируемый сгенерированный модулированный сигнал, возвращенный как трехмерный массив одного размера с входным сигналом. Если CyclicPrefixLength
свойство является скаляром, выходом waveform
имеет размер ((NFFT+CPlen) ⁎Nsym)-by-Nt. В противном случае размер (NFFT⁎Nsym + ∑ (CPlen))-by-Nt.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
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)
comm.OFDMModulator
info | Предоставьте информацию об определении размеров для модулятора OFDM |
showResourceMapping | Покажите отображение поднесущей символов OFDM, созданных Системным объектом модулятора OFDM |
Система модулятора OFDM object™ может быть создана с помощью свойств по умолчанию. После того, как созданный, эти свойства могут быть изменены.
Создайте модулятор OFDM.
ofdmMod = comm.OFDMModulator;
Отобразите свойства модулятора.
disp(ofdmMod)
comm.OFDMModulator with properties: FFTLength: 64 NumGuardBandCarriers: [2x1 double] InsertDCNull: false PilotInputPort: false CyclicPrefixLength: 16 Windowing: false NumSymbols: 1 NumTransmitAntennas: 1
Измените количество поднесущих и символов.
ofdmMod.FFTLength = 128; ofdmMod.NumSymbols = 2;
Проверьте что количество поднесущих и количество измененных символов.
disp(ofdmMod)
comm.OFDMModulator with properties: FFTLength: 128 NumGuardBandCarriers: [2x1 double] InsertDCNull: false PilotInputPort: false CyclicPrefixLength: 16 Windowing: false NumSymbols: 2 NumTransmitAntennas: 1
showResourceMapping
метод показывает отображение данных, пилота и пустых поднесущих в пространстве частоты времени. Примените showResourceMapping
метод.
showResourceMapping(ofdmMod)
Система модулятора OFDM object™ может быть создана из существующего Системного объекта демодулятора OFDM.
Создайте демодулятор OFDM, ofdmDemod
и задайте экспериментальные индексы для отдельного символа и двух антенн передачи.
Примечание: можно установить PilotCarrierIndices
свойство в объекте демодулятора, который затем изменяет количество антенн передачи в объекте модулятора. Количество получает антенны в демодуляторе, является некоррелированым с количеством антенн передачи.
ofdmDemod = comm.OFDMDemodulator;
ofdmDemod.PilotOutputPort = true;
ofdmDemod.PilotCarrierIndices = cat(3,[12; 26; 40; 54],...
[13; 27; 41; 55]);
Используйте демодулятор, ofdmDemod
, создать модулятор OFDM.
ofdmMod = comm.OFDMModulator(ofdmDemod);
Отобразите свойства модулятора и проверьте, что они совпадают с теми из демодулятора.
disp(ofdmMod)
comm.OFDMModulator with properties: FFTLength: 64 NumGuardBandCarriers: [2x1 double] InsertDCNull: false PilotInputPort: true PilotCarrierIndices: [4x1x2 double] CyclicPrefixLength: 16 Windowing: false NumSymbols: 1 NumTransmitAntennas: 2
disp(ofdmDemod)
comm.OFDMDemodulator with properties: FFTLength: 64 NumGuardBandCarriers: [2x1 double] RemoveDCCarrier: false PilotOutputPort: true PilotCarrierIndices: [4x1x2 double] CyclicPrefixLength: 16 NumSymbols: 1 NumReceiveAntennas: 1
showResourceMapping
метод отображает отображение ресурса частоты времени для каждой антенны передачи.
Создайте модулятор OFDM.
mod = comm.OFDMModulator;
Примените showResourceMapping
метод.
showResourceMapping(mod)
Вставьте пустой указатель DC.
mod.InsertDCNull = true;
Покажите ресурс, сопоставляющий после добавления пустого указателя DC.
showResourceMapping(mod)
Модулятор OFDM позволяет вам задать индексы поднесущей для экспериментальных сигналов. Индексы могут быть заданы для каждого символа и антенны передачи. Когда существует больше чем одна антенна передачи, гарантируйте, что экспериментальные индексы для каждого символа отличаются между антеннами.
Создайте модулятор OFDM, который имеет два символа, и вставьте пустой указатель DC.
mod = comm.OFDMModulator('FFTLength',128,'NumSymbols',2,... 'InsertDCNull',true);
Включите экспериментальный входной порт, таким образом, можно задать экспериментальные индексы.
mod.PilotInputPort = true;
Задайте те же экспериментальные индексы для обоих символов.
mod.PilotCarrierIndices = [12; 56; 89; 100];
Визуализируйте размещение пилота, сигнализирует и аннулирует в сетке частоты времени OFDM с помощью showResourceMapping
метод.
showResourceMapping(mod)
Конкатенация второго столбца экспериментальных индексов к PilotCarrierIndices
свойство задать различные индексы для второго символа.
mod.PilotCarrierIndices = cat(2, mod.PilotCarrierIndices, ...
[17; 61; 94; 105]);
Проверьте, что экспериментальные индексы поднесущей отличаются между символами.
showResourceMapping(mod)
Увеличьте число антенн передачи к два.
mod.NumTransmitAntennas = 2;
Задайте экспериментальные индексы для каждой из двух антенн передачи. Чтобы обеспечить индексы для нескольких антенн при минимизации интерференции среди антенн, заполните PilotCarrierIndices
свойство как трехмерный массив, таким образом, что индексы для каждого символа отличаются среди антенн.
mod.PilotCarrierIndices = cat(3,[20; 50; 70; 110], ...
[15; 60; 75; 105]);
Отобразите отображение ресурса для двух антенн передачи. Серые линии обозначают вставку пользовательских пустых указателей. Пустые указатели создаются объектом минимизировать интерференцию среди экспериментальных символов от различных антенн.
showResourceMapping(mod)
Задайте длину циклического префикса для каждого символа OFDM.
Создайте модулятор OFDM, имеющий пять символов, четыре левых поднесущие защитной полосы и три правильных поднесущие защитной полосы. Задайте циклическую длину префикса для каждого символа OFDM.
mod = comm.OFDMModulator('NumGuardBandCarriers',[4;3],... 'NumSymbols',5,... 'CyclicPrefixLength',[12 10 14 11 13]);
Отобразите свойства модулятора и проверьте, что циклическая длина префикса изменяется через символы.
disp(mod)
comm.OFDMModulator with properties: FFTLength: 64 NumGuardBandCarriers: [2x1 double] InsertDCNull: false PilotInputPort: false CyclicPrefixLength: [12 10 14 11 13] Windowing: false NumSymbols: 5 NumTransmitAntennas: 1
Определите размерности данных о модуляторе OFDM при помощи info
метод.
Создайте Систему модулятора OFDM object™ с заданными пользователями экспериментальными индексами, вставьте пустой указатель DC и задайте две антенны передачи.
hMod = comm.OFDMModulator('NumGuardBandCarriers',[4;3], ... 'PilotInputPort',true, ... 'PilotCarrierIndices',cat(3,[12; 26; 40; 54], ... [11; 25; 39; 53]), ... 'InsertDCNull',true, ... 'NumTransmitAntennas',2);
Используйте info
метод, чтобы найти входные данные модулятора, экспериментальные входные данные и размеры выходных данных.
info(hMod)
ans = struct with fields:
DataInputSize: [48 1 2]
PilotInputSize: [4 1 2]
OutputSize: [80 2]
Сгенерируйте модулируемые символы OFDM для использования в симуляциях уровня ссылки.
Создайте модулятор OFDM со вставленным пустым указателем DC, семью поднесущими защитной полосы и двумя символами, имеющими различные экспериментальные индексы для каждого символа.
mod = comm.OFDMModulator('NumGuardBandCarriers',[4;3],... 'PilotInputPort',true, ... 'PilotCarrierIndices',[12 11; 26 27; 40 39; 54 55], ... 'NumSymbols',2, ... 'InsertDCNull',true);
Определите входные данные, пилота и размерности выходных данных.
modDim = info(mod);
Сгенерируйте случайные символы данных для модулятора OFDM. Переменная структуры, modDim
, определяет количество символов данных.
dataIn = complex(randn(modDim.DataInputSize),randn(modDim.DataInputSize));
Создайте экспериментальный сигнал, который имеет правильные размерности.
pilotIn = complex(rand(modDim.PilotInputSize),rand(modDim.PilotInputSize));
Примените модуляцию OFDM к данным и экспериментальным сигналам.
modData = step(mod,dataIn,pilotIn);
Используйте объект модулятора OFDM создать соответствующий демодулятор OFDM.
demod = comm.OFDMDemodulator(mod);
Демодулируйте сигнал OFDM и выведите данные и экспериментальные сигналы.
[dataOut, pilotOut] = step(demod,modData);
Проверьте, что в рамках жесткого допуска входные данные и экспериментальные символы совпадают с выходными данными и экспериментальными символами.
isSame = (max(abs([dataIn(:) - dataOut(:); ...
pilotIn(:) - pilotOut(:)])) < 1e-10)
isSame = logical
1
Ортогональная модуляция деления частоты (OFDM) делит поток данных передачи высокого показателя на потоки более низкого уровня N, каждый из которых имеет длительность символа, больше, чем распространение задержки канала и, поэтому, смягчает интерференцию межсимвола (ISI). Отдельные подпотоки отправляются по подканалам параллели N, которые являются ортогональными друг другу. С помощью обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) OFDM может быть передан с помощью одного радио. Выход представляет собой репрезентацию модулированного сигнала:
где {X k} является символами данных, N является количеством поднесущих, и T является временем символа OFDM. Интервал поднесущей Δf = 1/T делает символы ортогональными за каждый период символа. Эта ортогональность выражается как:
Символы данных, X k, являются обычно комплексными и могут быть от любого алфавита модуляции, такого как QPSK, 16-QAM, или 64-QAM.
Этот рисунок показывает модулятор OFDM, состоящий из банка модуляторов комплекса N, где каждый модулятор соответствует одной поднесущей OFDM.
OFDM имеет три типа поднесущих: данные, пилот и пустой указатель. Поднесущие данных используются в передаче данных, и экспериментальные поднесущие используются в оценке канала. Пустые поднесущие, которые обеспечивают пустой указатель DC и обеспечивают буферы между блоками ресурса OFDM, не передаются. Эти буферы упоминаются как защитные полосы, цель которых состоит в том, чтобы предотвратить интерференцию межсимвола. Выделение пустых указателей и защитных полос варьируется в зависимости от применимого стандарта такой, когда 802.11n отличается от LTE.
Аналогичный концепции защитных полос, OFDM также поддерживает защитные интервалы, чтобы обеспечить временное разделение между символами OFDM так, чтобы сигнал не терял ортогональность из-за дисперсионных временем каналов. Пока защитный интервал более длинен, чем распространение задержки, символы не вмешиваются в другие символы. Интервалы охраны создаются при помощи циклических префиксов, в которые последняя часть символа OFDM копируется и вставляется как первая часть символа OFDM. Преимущество циклической префиксной вставки обеспечено, пока промежуток дисперсии времени не превышает длительность циклического префикса. Используя циклический префикс увеличивается наверху.
В то время как циклический префикс создает защитный период во временном интервале, чтобы сохранить ортогональность, символ OFDM редко начинается с той же амплитуды и фазы, показанной в конце предшествующего символа OFDM, вызывающего спектральный перерост и поэтому, распространение пропускной способности сигнала из-за искажения межмодуляции. Чтобы ограничить этот спектральный перерост, это желаемо, чтобы создать плавный переход между последней выборкой символа и первой выборкой следующего символа. Это может быть сделано при помощи циклического суффикса и повышенной работы с окнами косинуса.
Чтобы создать циклический суффикс, первые выборки WIN N данного символа добавлены в конец того символа. Однако для того, чтобы выполнить стандарт 802.11g, например, длина символа не может быть произвольно удлинена. Вместо этого циклический суффикс должен перекрыться вовремя и эффективно суммирован с циклическим префиксом следующего символа. Этот перекрытый сегмент - то, где работа с окнами применяется. Два окна применяются, один из которых является математической инверсией другого. Первое повышенное окно косинуса применяется к циклическому суффиксу символа k и уменьшения от 1 до 0 по его длительности. Второе повышенное окно косинуса применяется к циклическому префиксу символа k +1 и увеличивается с 0 до 1 по его длительности. Этот процесс обеспечивает плавный переход от одного символа до следующего.
Повышенное окно косинуса, w (t), во временном интервале может быть выражено как:
где:
T является длительностью символа OFDM включая защитный интервал.
T W является длительностью окна.
Настройте длину циклического суффикса через свойство установки длины окна с суффиксным набором длин между 1 и минимальная циклическая длина префикса. В то время как работа с окнами улучшает спектральный перерост, она делает так за счет многопутевой исчезающей неприкосновенности. Это происходит, потому что сокращение в защитной полосе уменьшается, потому что демонстрационные значения защитной полосы поставились под угрозу сглаживанием.
Следующие фигуры отображают приложение повышенной работы с окнами косинуса.
[1] Дэхлмен, Эрик, Стефан Парквол и Йохан Скелд. 4G LTE/LTE-Advanced для Мобильной Широкополосной связи. Амстердам: Elsevier, Acad. Нажмите, 2011.
[2] Эндрюс, J. G. А. Гош и Р. Мухэмед. Основные принципы WiMAX. Верхний Сэддл-Ривер, NJ: Prentice Hall, 2007.
[3] Agilent Technologies, Inc., “OFDM Повышенная Работа с окнами Косинуса”, http://wireless.agilent.com/rfcomms/n4010a/n4010aWLAN/onlineguide/ofdm_raised_cosine_windowing.htm.
[4] Монтре, L., Р. Продэн и Т. Колз. “Символ TX OFDM, формирующий 802,3 миллиарда”, http://www.ieee802.org/3/bn/public/jan13/montreuil_01a_0113.pdf. Broadcom, 2013.
[5] “Стандарт IEEE 802.16TM-2009”, Нью-Йорк: IEEE, 2009.
Указания и ограничения по применению:
Смотрите системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).
У вас есть модифицированная версия этого примера. Вы хотите открыть этот пример со своими редактированиями?
1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.
2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.
3. Сохраняйте структуру оригинального текста - например, не разбивайте одно предложение на два.
4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.
5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.