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?.
hMod = comm.OFDMModulator
hMod = comm.OFDMModulator(Name,Value)comm.OFDMModulator('NumSymbols',8) задает восемь символов OFDM в сетке частоты времени.
hMod = comm.OFDMModulator(hDemod)comm.OFDMDemodulator.
waveform = hMod(data,pilot)pilot, в поднесущие частоты, заданные значением свойства PilotCarrierIndices hMod системный объект. Чтобы включить этот синтаксис устанавливает свойство PilotCarrierIndices на true.
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 и отобразите Систему модулятора OFDM object™ со значениями свойств по умолчанию.
hMod = comm.OFDMModulator
hMod =
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.
hMod.FFTLength = 128; hMod.NumSymbols = 2;
Проверьте что количество поднесущих и количество измененных символов.
disp(hMod)
comm.OFDMModulator with properties:
FFTLength: 128
NumGuardBandCarriers: [2x1 double]
InsertDCNull: false
PilotInputPort: false
CyclicPrefixLength: 16
Windowing: false
NumSymbols: 2
NumTransmitAntennas: 1
Используйте showResourceMapping возразите функции, чтобы показать отображение данных, пилота и пустых поднесущих в пространстве частоты времени.
showResourceMapping(hMod)
Создайте Систему демодулятора OFDM object™ со значениями свойств по умолчанию. Затем задайте экспериментальные индексы для отдельного символа и двух антенн передачи.
Установка PilotCarrierIndices свойство демодулятора влияет на количество антенн передачи в модуляторе OFDM, когда вы используете демодулятор в создании 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 OFDM, чтобы создать модулятор OFDM.
ofdmMod = comm.OFDMModulator(ofdmDemod);
Отобразите свойства OFDM modulatorand демодулятор, проверив, что применимые свойства соответствуют.
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)
Создайте модулятор OFDM и задайте индексы поднесущей для экспериментальных сигналов. Задайте индексы для каждого символа и передайте антенну. Когда количество антенн передачи будет больше один, установите различные экспериментальные индексы для каждого символа между антеннами.
Создайте Системный объект модулятора OFDM, задав два символа и вставив 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 при помощи showResourceMapping объектная функция.
showResourceMapping(mod)
Задайте различные индексы для второго символа путем конкатенации второго столбца экспериментальных индексов к PilotCarrierIndices свойство.
mod.PilotCarrierIndices = cat(2,mod.PilotCarrierIndices, ...
[17; 61; 94; 105]);Проверьте, что экспериментальные индексы поднесущей отличаются между этими двумя 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, установите 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, задав пять символов, четыре оставленных и три правильных поднесущие защитной полосы и длину циклического префикса для каждого символа OFDM.
mod = comm.OFDMModulator('NumGuardBandCarriers',[4;3],... 'NumSymbols',5,... 'CyclicPrefixLength',[12 10 14 11 13]);
Отобразите свойства модулятора OFDM, проверив, что длина циклического 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
Получите размерности данных о модуляторе OFDM при помощи info объектная функция.
Создайте Систему модулятора OFDM object™ с заданными пользователями экспериментальными индексами, вставленным пустым указателем 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 возразите функции, чтобы получить 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
Операция OFDM делит поток данных высокого показателя на более низкие подпотоки скорости передачи данных путем разложения диапазона частот передачи на N непрерывные индивидуально модулируемые поднесущие. Несколько параллельных и ортогональных поднесущих несут выборки почти с той же пропускной способностью как широкополосный канал. При помощи узких ортогональных поднесущих сигнал OFDM получает робастность по выборочному частотой исчезающему каналу и устраняет смежную интерференцию поднесущей. Интерференция межсимвола (ISI) уменьшается, потому что более низкие подпотоки скорости передачи данных имеют длительность символа, больше, чем распространение задержки канала.
Представление Частотного диапазона ортогональных поднесущих в форме волны OFDM смотрит можно следующим образом:
Передатчик применяет обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) к символам N за один раз. Выход ОБПФ является суммой N ортогональные синусоиды:
где {X k} является символами данных, и T является временем символа OFDM. Символы данных X k является обычно комплексным и может быть от любого цифрового алфавита модуляции (например, QPSK, 16-QAM, 64-QAM).
Интервал поднесущей является Δf = 1/T; гарантирование, что поднесущие являются ортогональными за каждый период символа, как показано ниже:
Модулятор OFDM состоит из преобразования из последовательной формы в параллельную, сопровождаемого банком модуляторов комплекса N, индивидуально соответствуя каждой поднесущей OFDM.
Отдельные поднесущие OFDM выделяются как данные, пилот или пустые поднесущие.
Как показано здесь, поднесущие определяются как данные, DC, пилот или поднесущие защитной полосы.
Поднесущие данных передают пользовательские данные.
Экспериментальные поднесущие используются для оценки канала.
Пустые поднесущие не передают данных. Поднесущие без данных используются, чтобы обеспечить пустой указатель DC и служить буферами между блоками ресурса OFDM.
Пустая поднесущая DC является центром диапазона частот со значением индекса (nfft/2 + 1), если nfft является четным, или ((nfft + 1) / 2), если nfft является нечетным.
Защитные полосы обеспечивают буферы между последовательными символами OFDM, чтобы защитить целостность переданных сигналов путем сокращения интерференции межсимвола.
Пустые поднесущие позволяют вам смоделировать защитные полосы и местоположения поднесущей DC для определенных стандартов, таких как различные 802,11 формата, LTE, WiMAX, или для пользовательских выделений. Можно выделить местоположение пустых указателей путем присвоения вектора из пустых индексов поднесущей.
Подобно защитным полосам защитные интервалы используются в OFDM, чтобы защитить целостность переданных сигналов путем сокращения интерференции межсимвола.
Присвоение защитных интервалов походит на присвоение защитных полос. Можно смоделировать защитные интервалы, чтобы обеспечить временное разделение между символами OFDM. Защитная ортогональность межсимвола заповедника справки интервалов после сигнала проходит через дисперсионные временем каналы. Интервалы охраны создаются при помощи циклических префиксов. Циклическая префиксная вставка копирует последнюю часть символа OFDM как первая часть символа OFDM.
Пока промежуток дисперсии времени не превышает длительность циклического префикса, преимущество циклической префиксной вставки обеспечено.
Вставка циклического префикса приводит к дробному сокращению пользовательской пропускной способности, потому что циклический префикс занимает пропускную способность, которая могла использоваться для передачи данных.
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 описано 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 длина циклического 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://rfmw.em.keysight.com/wireless/helpfiles/n7617a/ofdm_raised_cosine_windowing.htm.
[4] Монтре, L., Р. Продэн и Т. Колз. “Символ TX OFDM, Формирующий 802,3 миллиарда”, https://www.ieee802.org/3/bn/public/jan13/montreuil_01a_0113.pdf. Broadcom, 2013.
[5] “Стандарт IEEE 802.16TM-2009”, Нью-Йорк: IEEE, 2009.