comm.AGC

Адаптивно настройте усиление для постоянного уровня сигнала выход

Описание

comm.AGC Система object™ создает автоматический контроллер усиления (AGC), который адаптивно настраивает ее усиление, чтобы достигнуть постоянного уровня сигнала при выходе. Для получения дополнительной информации смотрите AGC Логарифмического Цикла. Этот объект спроектирован для потоковой передачи приложений. Для получения дополнительной информации смотрите Советы.

Адаптивно настраивать усиление для постоянного уровня сигнала при выходе:

  1. Создайте comm.AGC объект и набор его свойства.

  2. Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.

Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты?.

Создание

Описание

agc = comm.AGC создает Системный объект AGC, который адаптивно настраивает его усиление, чтобы достигнуть постоянного уровня сигнала при выходе.

пример

agc = comm.AGC(Name,Value) установите свойства с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Заключите каждое имя в кавычки. Например, 'AdaptationStepSize', 0,05 набора размер шага для усиления обновляются к 0,05.

Свойства

развернуть все

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.

Размер шага для усиления обновляется в виде положительной скалярной величины. Увеличение размера шага позволяет AGC более быстро ответить на изменения на уровне входного сигнала, но изменение увеличений уровня выходного сигнала после достижения установившейся операции. Для получения дополнительной информации смотрите Критерии Эффективности AGC, и Варьироваться Размер Шага AGC и Эффект Графика Размера Шага на примерах Эффективности AGC.

Настраиваемый: да

Типы данных: double

Целевой уровень выходной мощности в виде положительной скалярной величины. Степень измеряется в Уоттсе, на которого ссылаются к 1 Ому. Для получения дополнительной информации смотрите, Адаптивно Настраивают Полученную Амплитуду Сигнала Используя пример AGC.

Типы данных: double

Длина окна усреднения в выборках в виде положительного целого числа. Для получения дополнительной информации о том, как продолжительность усреднения влияет на отклонение выходного сигнала AGC в установившейся операции и скорости выполнения, смотрите Советы и Варьироваться AGC, Составляющий в среднем пример Длины.

Типы данных: double

Усиление максимальной мощности в децибелах в виде положительной скалярной величины. Большие корректировки усиления могут вызвать усечение, когда маленькая степень входного сигнала внезапно увеличивается. Используйте это свойство избежать больших корректировок усиления путем ограничения усиления, что AGC применяется к входному сигналу. Для получения дополнительной информации смотрите Изменять Усиление Максимума AGC и Продемонстрируйте Эффект Максимального Усиления AGC на Пакетных примерах Данных.

Типы данных: double

Использование

Описание

пример

y = agc(x) адаптивно настраивает усиление к входному сигналу, чтобы достигнуть уровня опорного сигнала при выходе. Системный объект AGC использует квадратичный детектор, чтобы определить уровень выходного сигнала. Для получения дополнительной информации смотрите Детектор AGC.

[y,powerlevel] = agc(x) возвращает powerlevel, оценка уровня мощности входного сигнала. Можно использовать powerlevel когда энергетический детектор выводится.

Входные параметры

развернуть все

Входной сигнал в виде вектор-столбца.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

развернуть все

Выходной сигнал, возвращенный как вектор-столбец. Выходной сигнал является совпадающим типом данных как входным сигналом, x.

Оценка уровня мощности, возвращенная как вектор-столбец S-элемента N. N S является длиной входного сигнала, x. Можно использовать powerlevel когда энергетический детектор выводится.

Функции объекта

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)

развернуть все

stepЗапустите алгоритм Системного объекта
releaseВысвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
resetСбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

свернуть все

Примените различные продолжительности усреднения AGC к QAM-модулируемым сигналам. Сравните отклонение и график сигналов после того, как AGC будет применен.

Создайте три Системных объекта AGC с их средним набором длин окна к 10, 100, и 1 000 выборок, соответственно.

agc1 = comm.AGC('AveragingLength',10);
agc2 = comm.AGC('AveragingLength',100);
agc3 = comm.AGC('AveragingLength',1000);

Сгенерируйте 16-QAM модулируемый и повышенный косинус packetized данные импульсной формы.

M = 16;
d = randi([0 M-1],1000,1);
s = qammod(d,M);
x = 0.1*s;
pulseShaper = comm.RaisedCosineTransmitFilter;
y = awgn(pulseShaper(x),inf);

Примените AGC к данным, получив отдельные выходные параметры для каждого объекта AGC.

r1 = agc1(y);
r2 = agc2(y);
r3 = agc3(y);

Постройте и сравните сигналы. Когда продолжительность усреднения увеличивается, отклонение при выходе уменьшений AGC.

figure(1)
subplot(4,1,1)
plot(abs(y))
title('AGC Input')
subplot(4,1,2)
plot(abs(r1))
axis([0 8000 0 10])
title('AGC Output (Averaging Length is 10 Samples)')
text(4000,5,sprintf('Variance is %f',var(r1(3000:end))))
subplot(4,1,3)
plot(abs(r2))
axis([0 8000 0 10])
title('AGC Output (Averaging Length is 100 Samples)')
text(4000,5,sprintf('Variance is %f',var(r2(3000:end))))
subplot(4,1,4)
plot(abs(r3))
axis([0 8000 0 10])
title('AGC Output (Averaging Length is 1000 Samples)')
text(4000,5,sprintf('Variance is %f',var(r3(3000:end))))

Figure contains 4 axes. Axes 1 with title AGC Input contains an object of type line. Axes 2 with title AGC Output (Averaging Length is 10 Samples) contains 2 objects of type line, text. Axes 3 with title AGC Output (Averaging Length is 100 Samples) contains 2 objects of type line, text. Axes 4 with title AGC Output (Averaging Length is 1000 Samples) contains 2 objects of type line, text.

Примените различные уровни усиления максимума AGC к модулируемым QPSK сигналам. Сравните график сигналов после того, как AGC будет применен.

Создайте три Системных объекта AGC с их максимальным набором значений усиления к 10, 20, и 30 дБ, соответственно.

agc1 = comm.AGC('MaxPowerGain',10);
agc2 = comm.AGC('MaxPowerGain',20);
agc3 = comm.AGC('MaxPowerGain',30);

Сгенерируйте модулируемые QPSK данные. Передайте данные через повышенный косинус фильтрация импульсной формы и канал AWGN.

M = 4;
pktLen = 10000;
d = randi([0 M-1],pktLen,1);
s = pskmod(d,M,pi/4);
x = repmat([zeros(pktLen,1); 0.3*s],3,1);
pulseShaper = comm.RaisedCosineTransmitFilter;
y = awgn(pulseShaper(x),50);

Примените AGC к данным, получив отдельные выходные параметры для каждого объекта AGC.

r1 = agc1(y);
r2 = agc2(y);
r3 = agc3(y);

Постройте входной сигнал и настроенный AGC сигнал с различными максимальными уровнями усиления. Сравните результаты для условий в этом примере.

  • Максимальная установка усиления 10 дБ слишком мала, и AGC, выход не достигает желаемого уровня выходного сигнала, рискуя потерей данных из-за уменьшенного динамического диапазона сигнала.

  • Максимальная установка усиления 20 дБ оптимальна, и AGC, выход достигает желаемого уровня без потери сигнала из-за насыщения.

  • Максимальная установка усиления 30 дБ является слишком большой, и AGC, выход промахивается по желаемому уровню сигнала, рискуя насыщением сигнала и потерей данных в начале полученных пакетов.

  • Между пакетами входной сигнал содержит только шум.

Как показано в графиках, пакетные передачи имеют длительные периоды, когда никакие данные не получены. Длительные периоды без данных получили результаты в AGC, увеличивающемся до максимальной установки усиления. Если пакет прибывает, когда усиление AGC слишком высоко, выходная мощность промахивается по желаемому уровню сигнала, пока AGC не может ответить на изменение на уровне входной мощности и уменьшать его усиление.

limits = [0 3];
figure(1)
subplot(4,1,1)
plot(abs(y))
ylim(limits)
title('AGC Input')
subplot(4,1,2)
plot(abs(r1))
ylim(limits)
title('AGC Output (Maximum Power Gain is 10 dB)')
subplot(4,1,3)
plot(abs(r2))
ylim(limits)
title('AGC Output (Maximum Power Gain is 20 dB)')
subplot(4,1,4)
plot(abs(r3))
ylim(limits)
title('AGC Output (Maximum Power Gain is 30 dB)')

Figure contains 4 axes. Axes 1 with title AGC Input contains an object of type line. Axes 2 with title AGC Output (Maximum Power Gain is 10 dB) contains an object of type line. Axes 3 with title AGC Output (Maximum Power Gain is 20 dB) contains an object of type line. Axes 4 with title AGC Output (Maximum Power Gain is 30 dB) contains an object of type line.

Постройте сигнал и оценку уровня мощности. Сравнение результатов. Оценка уровня мощности может служить детектором степени, указывая точно, когда полученный пакет прибыл.

Создайте Системный объект AGC с его максимальным набором значений усиления к 20 дБ.

agc20 = comm.AGC('MaxPowerGain',20);

Сгенерируйте модулируемые QPSK данные. Передайте данные через повышенный косинус фильтрация импульсной формы и канал AWGN.

modOrd = 4; % Modulation order
pktLen = 10000; % Packet length
d = randi([0 modOrd-1],pktLen,1);
s = pskmod(d,modOrd,pi/4);
x = repmat([zeros(pktLen,1); 0.3*s],3,1);
pulseShaper = comm.RaisedCosineTransmitFilter;
y = awgn(pulseShaper(x),50);

Примените AGC к данным, получив отдельные выходные параметры для каждого объекта AGC.

[r2,p2] = agc20(y);

Постройте входной сигнал и полученную оценку уровня мощности сигнала. Сравнение результатов. Прием packetized данных с длительными периодами, когда никакие данные не получены результаты в обнаруженной оценке уровня мощности, уменьшающейся почти к нулю. В то время как входной сигнал обнаруживается, оценка уровня выходной мощности, p2, служит детектором степени, указывая точно, когда полученный пакет прибыл.

limits = [0 3];
figure(1)
subplot(4,1,1)
plot(abs(y))
ylim(limits)
title('AGC Input')
subplot(4,1,2)
plot(abs(p2))
title('Power Level')

Figure contains 2 axes. Axes 1 with title AGC Input contains an object of type line. Axes 2 with title Power Level contains an object of type line.

Примените различные размеры шага AGC к модулируемым QPSK сигналам. Сравните сигналы после применения AGC.

Создайте три Системных объекта AGC с их набором размеров шага к 1e-1, 1e-3, и 1e-4, соответственно.

agc1 = comm.AGC('AdaptationStepSize',1e-1);
agc2 = comm.AGC('AdaptationStepSize',1e-3);
agc3 = comm.AGC('AdaptationStepSize',1e-4);

Сгенерируйте модулируемые QPSK данные с повышенным формированием импульса косинуса.

d = randi([0 3],500,1);
s = pskmod(d,4,pi/4);
x = 0.1*s;
pulseShaper = comm.RaisedCosineTransmitFilter;
y = pulseShaper(x);

Примените AGC к данным, получив отдельные выходные параметры для каждого объекта AGC.

r1 = agc1(y);
r2 = agc2(y);
r3 = agc3(y);

Постройте сигнал ввода и вывода после различных размеров шага AGC.

  • С набором размера шага к 1e-1 перерегулирование выходного сигнала AGC очевидно. Выходной сигнал сходится очень быстро.

  • С набором размера шага к 1e-3 исчезает перерегулирование выходного сигнала AGC. Выходной сигнал постепенно сходится.

  • С набором размера шага к 1e-4 выходной сигнал AGC берет в 2 - 3 раза дольше, чтобы сходиться, чем размер шага 1e-3.

figure
subplot(4,1,1)
plot(abs(y))
title('AGC Input')
subplot(4,1,2)
plot(abs(r1))
title('AGC Output (Adaption Step Size is 1e-1)')
subplot(4,1,3)
plot(abs(r2))
title('AGC Output (Adaption Step Size is 1e-3)')
subplot(4,1,4)
plot(abs(r3))
title('AGC Output (Adaption Step Size is 1e-4)')

Figure contains 4 axes. Axes 1 with title AGC Input contains an object of type line. Axes 2 with title AGC Output (Adaption Step Size is 1e-1) contains an object of type line. Axes 3 with title AGC Output (Adaption Step Size is 1e-3) contains an object of type line. Axes 4 with title AGC Output (Adaption Step Size is 1e-4) contains an object of type line.

Модулируйте и усильте сигнал QPSK. Установите полученную амплитуду сигнала приблизительно на 1 вольт при помощи AGC. Постройте выход.

Создайте модулируемый QPSK сигнал при помощи Системного объекта QPSK.

data = randi([0 3],1000,1);
qpsk = comm.QPSKModulator;
modData = qpsk(data);

Ослабьте модулируемый сигнал.

txSig = 0.1*modData;

Создайте Системный объект AGC и передайте переданный сигнал через него. AGC настраивает полученную степень сигнала приблизительно к 1 Вт.

agc = comm.AGC;
rxSig = agc(txSig);

Постройте сигнальные созвездия передачи и полученных сигналов после того, как AGC достигнет установившийся.

h = scatterplot(txSig(200:end),1,0,'*');
hold on
scatterplot(rxSig(200:end),1,0,'or',h);
legend('Input of AGC','Output of AGC')

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains 2 objects of type line. These objects represent Input of AGC, Output of AGC.

Измерьте и сравните степень переданных и полученных сигналов после того, как AGC достигнет устойчивого состояния. Степень переданного сигнала в 100 раз меньше, чем степень полученного сигнала.

txPower = var(txSig(200:end));
rxPower = var(rxSig(200:end));
[txPower rxPower]
ans = 1×2

    0.0100    0.9970

Создайте две Системы AGC objects™, чтобы настроить уровень полученного сигнала с помощью двух различных размеров шага с идентичными периодами обновления.

Сгенерируйте сигнал 8-PSK, таким образом, что его степень составляет 10 Вт.

data = randi([0 7],200,1);
modData = sqrt(10)*pskmod(data,8,pi/8,'gray');

Создайте пару повышенных согласованных фильтров косинуса с их Gain набор свойств так, чтобы у них была выходная мощность единицы.

txfilter = comm.RaisedCosineTransmitFilter('Gain',sqrt(8));
rxfilter = comm.RaisedCosineReceiveFilter('Gain',sqrt(1/8));

Пропустите модулируемый сигнал через повышенный фильтр передачи косинуса.

txSig = txfilter(modData);

Создайте два Системных объекта AGC, чтобы настроить полученный уровень сигнала. Установите размер шага 0,01 и 0.1, соответственно.

agc1 = comm.AGC('AdaptationStepSize',0.01);
agc2 = comm.AGC('AdaptationStepSize',0.1);

Примените AGC к модулируемому сигналу, получив отдельные выходные параметры для каждого объекта AGC.

agcOut1 = agc1(txSig);
agcOut2 = agc2(txSig);

Фильтр выходные сигналы AGC при помощи повышенного косинуса получает фильтр.

rxSig1 = rxfilter(agcOut1);
rxSig2 = rxfilter(agcOut2);

Постройте степень отфильтрованных ответов AGC, в то время как составление 10 задержек символа через передачу - получает пару фильтра.

plot([abs(rxSig1(11:110)).^2 abs(rxSig2(11:110)).^2])
grid on
xlabel('Symbols')
ylabel('Power (W)')
legend('Step size 0.01','Step size 0.1')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line. These objects represent Step size 0.01, Step size 0.1.

Сигнал с большим размером шага сходится быстрее к целевому уровню мощности AGC 1 Вт.

Постройте степень установившихся отфильтрованных сигналов AGC включением только последних 100 символов. Больший размер шага AGC приводит к менее точной коррекции усиления. Большие значения размера шага AGC приводят к более быстрой сходимости за счет менее точного управления усилением.

plot((101:200),[abs(rxSig1(101:200)).^2 abs(rxSig2(101:200)).^2])
grid on
xlabel('Symbols')
ylabel('Power (W)')
legend('Step size 0.01','Step size 0.1')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line. These objects represent Step size 0.01, Step size 0.1.

Передайте ослабленные пакетные данные о QPSK двум AGCs с различными максимальными усилениями. Постройте график результатов.

Создайте два, пакеты данных QSPK с 200 символами. Передайте пакеты по системе координат с 1200 символами.

modData1 = pskmod(randi([0 3],200,1),4,pi/4);
modData2 = pskmod(randi([0 3],200,1),4,pi/4);
txSig = [modData1; zeros(400,1); modData2; zeros(400,1)];

Ослабьте переданный пакетный сигнал на 20 дБ и постройте его степень.

rxSig = 0.1*txSig;
rxSigPwr = abs(rxSig).^2;
plot(rxSigPwr)
grid
xlabel('Symbols')
ylabel('Power (W)')
title('Signal Power Before Applying AGC')

Figure contains an axes. The axes with title Signal Power Before Applying AGC contains an object of type line.

Создайте два AGCs с усилениями максимальной мощности 30 дБ и 24 дБ, соответственно.

agc1 = comm.AGC('MaxPowerGain',30,'AdaptationStepSize',0.02);

agc2 = comm.AGC('MaxPowerGain',24,'AdaptationStepSize',0.02);

Примените AGC к ослабленному сигналу, получив отдельные выходные параметры для каждого объекта AGC. Вычислите выходную мощность для каждого случая.

rxAGC1 = agc1(rxSig);
rxAGC2 = agc2(rxSig);

pwrAGC1 = abs(rxAGC1).^2;
pwrAGC2 = abs(rxAGC2).^2;

Постройте выходные мощности. Первоначально, для второго пакета, agc1 степень выходного сигнала слишком высока, потому что AGC применил свое максимальное усиление в период, когда никакие данные не были переданы. Соответствующий agc2 степень выходного сигнала (2,5 Вт) промахивается по целевому уровню мощности 1 Вт значительно меньше, чем agc1 степень выходного сигнала (10 Вт). Время сходимости для agc2 короче, чем время сходимости для agc1, потому что вход сигнала к agc2 применяет меньшее максимальное усиление, чем agc1.

plot([pwrAGC1 pwrAGC2])
legend('AGC1','AGC2')
grid
xlabel('Symbols')
ylabel('Power (W)')
title('Signal Power After Applying AGC')

Figure contains an axes. The axes with title Signal Power After Applying AGC contains 2 objects of type line. These objects represent AGC1, AGC2.

Больше о

развернуть все

Советы

  • Этот Системный объект спроектирован для потоковой передачи приложений.

  • Если амплитуда сигнала не изменяется в системе координат, можно симулировать идеальный AGC путем вычисления среднего усиления, желаемого для системы координат выборок. Затем примените усиление к каждой выборке в системе координат.

  • Если вы используете AGC с высшим порядком сигналы QAM, вы можете должны быть уменьшать изменение усиления во время установившейся операции. Смотрите схему созвездия при выходе AGC во время установившейся операции. Можно увеличить продолжительность усреднения, чтобы избежать частых корректировок усиления. Увеличение усреднения длины уменьшает скорость выполнения.

Расширенные возможности

Смотрите также

Блоки

Введенный в R2013a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте