MIMO Fading Channel
Пропустите входной сигнал через MIMO многолучевой канал с замираниями
- Библиотека:
Communications Toolbox / каналы
Communications Toolbox / MIMO
Описание
Блок MIMO Fading Channel фильтрует входной сигнал с помощью мультивхода/мультивыхода (MIMO) многопутевой исчезающий канал. Этот блок модели и Рейли и Рикиэн, исчезающий и, использует Кронекерову модель для моделирования пространственной корреляции между ссылками. Для обработки деталей смотрите раздел Algorithms.
Размерности сигнала
Доступность и размерности сигналов порта ввода и вывода зависят от:
Установка параметра выбора Антенны на вкладке Main
Начальная исходная установка параметра времени на вкладке Realization
Выходной путь к каналу получает выбор на вкладке Realization
| Параметр выбора антенны | Вход сигнала (в) | Передайте вход выбора (Tx Sel) | Получите вход выбора (Rx Sel) | Начальный вход смещения времени (время Init) | Выход сигнала (Out1) | Дополнительное усиление канала Выход (усиление) |
|---|---|---|---|---|---|---|
Off | N S-by-NT | Нет данных | Нет данных | неотрицательный скаляр | N S-by-NR | N S NP NT NR |
Tx | N S-by-NST | 1 NT | Нет данных | N S-by-NR | ||
Rx | N S-by-NT | Нет данных | 1 NR | N S-by-NSR | ||
Tx and Rx | N S-by-NST | 1 NT | 1 NR | N S-by-NSR |
N S представляет количество выборок во входном сигнале.
N T представляет количество антенн передачи, как определено:
Передайте пространственную корреляцию, когда Указывают, что пространственная корреляция установлена в
Separate Tx RxНомер антенн передачи, когда Задают пространственную корреляцию, определяется к
NoneилиCombined
N R представляет количество, получают антенны, как определено:
Получите пространственную корреляцию, когда Указывают, что пространственная корреляция установлена в
Separate Tx RxКоличество получает антенны, когда Указывают, что пространственная корреляция установлена в
NoneОбъединенная пространственная корреляция и Количество антенн передачи, когда Задают пространственную корреляцию, установлены в
Combined
N P представляет количество путей к каналу, как определено Дискретными задержками (задержками) пути, или Средний путь получает (дБ).
ST N представляет количество выбранных антенн передачи, как определено набором числа элементов к
1в векторе, предоставленном входному порту Tx Sel.SR N представляет количество выбранных, получают антенны, как определено набором числа элементов к
1в векторе, предоставленном входному порту Rx Sel.
Порты
Входной параметр
in — Сигнал входных данных
вектор
Входные данные сигнализируют в виде S-by-NT N или N о матрице S-by-NST.
N S представляет количество выборок во входном сигнале.
N T представляет количество антенн передачи.
ST N представляет количество выбранных антенн передачи.
Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да
Tx Sel — Выберите активные антенны передачи
бинарный вектор
Выберите активные антенны передачи в виде 1 NT бинарным вектором. N T представляет количество антенн передачи. Набор элементов к 1 идентифицируйте выбранные индексы антенны и 0 идентифицируйте невыбранные индексы антенны.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Main, устанавливают выбор Антенны на Tx или Tx and Rx.
Типы данных: double
Rx Sel — Выберите активный, получают антенны
бинарный вектор
Выберите активный, получают антенны в виде 1 NR бинарным вектором. N R представляет количество, получают антенны. Набор элементов к 1 идентифицируйте выбранные индексы антенны и 0 идентифицируйте невыбранные индексы антенны.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Main, устанавливают выбор Антенны на Rx или Tx and Rx.
Типы данных: double
Init Time — Начальное время возмещено
неотрицательный скаляр
Начальное время возмещено для исчезающей модели в секундах в виде неотрицательного скаляра.
Init Time должен быть больше прошлого времени окончания системы координат. Когда Init Time не является кратным 1/Sample rate (Hz), это окружено к самой близкой демонстрационной позиции.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Realization, устанавливают Начальный источник времени на Input port.
Типы данных: double
Вывод
Out1 — Выходные данные сигнализируют для исчезающего канала
вектор
Выходные данные сигнализируют для исчезающего канала, возвращенного как S-by-NR N или N матрица S-by-NSR.
N S представляет количество выборок во входном сигнале.
N R представляет количество, получают антенны.
SR N представляет количество выбранных, получают антенны.
Gain — Дискретные усиления пути
Массив 4-D
Дискретные усиления пути базового процесса исчезновения, возвращенного как N S NP NT NR массивом.
N S представляет количество выборок во входном сигнале.
N P представляет количество путей к каналу.
N T представляет количество антенн передачи.
N R представляет количество, получают антенны.
Записи для невыбранных путей заполнены NaN.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Realization, выбирают усиления пути к каналу Output.
Параметры
Основная вкладка
Многопутевые параметры (селективность частоты)Inherit sample rate from input — Опция, чтобы наследовать частоту дискретизации от входа
на (значении по умолчанию) | прочь
Выберите этот параметр, чтобы использовать частоту дискретизации входного сигнала при обработке. Когда Inherit sample rate from input выбран, частотой дискретизации является N S/TS, где N S является количеством входных выборок, и T S является шагом расчета модели.
Sample rate (Hz) — Частота дискретизации входного сигнала
1
Частота дискретизации входного сигнала, заданная в герц как положительная скалярная величина. Чтобы совпадать с настройками модели, установите частоту дискретизации на N S/TS, где N S является количеством входных выборок, и T S является шагом расчета модели.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Наследовались, частота дискретизации от входа не выбрана.
Типы данных: double
Discrete path delays (s) — Задержки каждого дискретного пути
0
Задержки каждого дискретного пути в секундах в виде неотрицательного скалярного или вектора-строки.
Когда вы устанавливаете Discrete path delays (s) на скаляр, канал MIMO является плоской частотой.
Когда вы устанавливаете Discrete path delays (s) на вектор, канал MIMO является выборочной частотой.
Типы данных: double
Average path gains (dB) — Среднее усиление для каждого дискретного пути
0
Среднее усиление для каждого дискретного пути в децибелах в виде скалярного или вектора-строки. Average path gains (dB) должен иметь тот же размер как Дискретные задержки (задержки) пути.
Типы данных: double
Normalize average path gains to 0 dB — Опция, чтобы нормировать средние усиления пути к 0 дБ
на (значении по умолчанию) | прочь
Выберите этот параметр, чтобы нормировать процессы исчезновения так, чтобы общая степень усилений пути, усредняемых в зависимости от времени, составила 0 дБ.
Fading distribution — Распределение замираний канала
Rayleigh (значение по умолчанию) | Rician
Выберите распределение замираний канала, любого Rayleigh или Rician.
K-factors — K-фактор Rician, исчезающего канал
3
K-фактор Rician, исчезающего канал в виде положительной скалярной величины или 1 NP вектором из неотрицательных значений. N P равняется значению Дискретного параметра задержек (задержек) пути.
Если вы устанавливаете K-factors на скаляр, первый дискретный путь является процессом исчезновения Rician с K-фактором Rician K-factors. Любые остающиеся дискретные пути являются независимыми процессами Релеевского замирания.
Если вы устанавливаете K-factors на вектор-строку, дискретный путь, соответствующий положительному элементу вектора K-factors, является процессом исчезновения Rician с K-фактором Rician, заданным тем элементом. Дискретный путь, соответствующий любым элементам с нулевым знаком вектора K-factors, является процессами Релеевского замирания. По крайней мере одно значение элемента должно быть ненулевым.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Распределением замираний является Rician.
Типы данных: double
LOS path Doppler shifts (Hz) — Эффекты Доплера для компонентов угла обзора
0
Эффекты Доплера для компонентов угла обзора Rician, исчезающего канал в герц в виде скалярного или вектора-строки. Этот параметр должен иметь тот же размер как K-факторы.
Если вы устанавливаете LOS path Doppler shifts (Hz) на скаляр, он представляет эффект Доплера компонента угла обзора первого дискретного пути, который является процессом исчезновения Rician.
Если вы устанавливаете LOS path Doppler shifts (Hz) на вектор-строку, дискретный путь, который является процессом исчезновения Rician, имеет свой эффект Доплера компонента угла обзора, заданный элементами LOS path Doppler shifts (Hz), которые соответствуют положительным элементам в векторе K-факторов.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Распределением замираний является Rician.
Типы данных: double
LOS path initial phases (rad) — Начальные фазы для компонентов угла обзора
0
Начальные фазы для компонента угла обзора Rician, исчезающего канал в радианах в виде скалярного или вектора-строки. Этот параметр должен иметь тот же размер как K-факторы.
Если вы устанавливаете LOS path initial phases (rad) на скаляр, это - начальная фаза компонента угла обзора первого дискретного пути, который является процессом исчезновения Rician.
Если вы устанавливаете LOS path initial phases (rad) на вектор-строку, дискретный путь, который является процессом исчезновения Rician, имеет свою начальную фазу компонента угла обзора, заданную элементами LOS path initial phases (rad), которые соответствуют положительным элементам в векторе K-факторов.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Распределением замираний является Rician.
Типы данных: double
Maximum Doppler shift (Hz) — Максимальный эффект Доплера для всех путей к каналу
0.001
Максимальный эффект Доплера для всех путей к каналу в герц в виде неотрицательного скаляра.
Maximum Doppler shift (Hz) должен быть меньшим, чем (Частота дискретизации (Гц)/10)/fc для каждого пути, где f c является фактором частоты среза пути. Для получения дополнительной информации смотрите Фактор Частоты среза.
Типы данных: double
Doppler spectrum — Доплеровский спектр формирует для всех путей к каналу
doppler('Jakes') (значение по умолчанию) | doppler('Flat') | doppler('Rounded', ...) | doppler('Bell', ...) | doppler('Asymmetric Jakes', ...) | doppler('Restricted Jakes', ...) | doppler('Gaussian', ...) | doppler('BiGaussian', ...)
Доплеровский спектр формирует для всех путей к каналу в виде одной Доплеровской структуры спектра, возвращенной из doppler функционируйте или 1 NP массивом ячеек таких структур. Значением по умолчанию этого параметра является спектр Джейкса Доплера (doppler('Jakes')).
Если вы присваиваете один вызов
doppler, все пути имеют заданный Доплеровский спектр того же самого.Если вы присваиваете 1 NP массивом ячеек вызовов
dopplerс помощью любого из заданных синтаксисов каждому пути задала Доплеровский спектр соответствующая Доплеровская структура спектра в массиве. В этом случае N P равняется значению Дискретного параметра задержек (задержек) пути.
Зависимости
Этот параметр применяется, когда Максимальный эффект Доплера (Гц) больше нуля.
Если Метод для генерации исчезающего демонстрационного параметра установлен в Sum of sinusoids, Доплеровским спектром должен быть doppler('Jakes').
Specify spatial correlation — Пространственный режим корреляции
None (значение по умолчанию) | Separate Tx Rx | Combined
Выберите пространственный режим корреляции: None, Separate Tx Rx, или Combined.
Выберите
'None'задавать количество передающих и приемных антенн.Выберите
'Spatial Tx Rx'задать передачу и получить пространственные корреляционные матрицы отдельно. Количество передачи (N T) и получает (N R), антенны выведены из размерностей Передачи пространственная корреляция и Получают пространственные параметры корреляции, соответственно.Выберите
'Combined'задавать одну корреляционную матрицу для целого канала. Продукт N T и N R выведен из размерности Объединенной пространственной корреляции.
Number of transmit antennas — Количество антенн передачи
2
Количество антенн передачи в виде положительного целого числа.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Указывают, что пространственной корреляцией является None или Combined.
Типы данных: double
Number of receive antennas — Количество получает антенны
2
Количество получает антенны в виде положительного целого числа.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Указывают, что пространственной корреляцией является None.
Типы данных: double
Transmit spatial correlation — Пространственная корреляция передатчика
[1 0; 0 1]
Задайте пространственную корреляцию передатчика как матрица T-by-NT N или N T NT NP массивом. N T является количеством антенн передачи, и N P равняется значению Дискретного параметра задержек (задержек) пути.
Если Discrete path delays (s) является скаляром, канал является плоской частотой, и Transmit spatial correlation является Эрмитова матрица T-by-NT N. Величина любого недиагонального элемента должна быть не больше, чем геометрическое среднее значение двух соответствующих диагональных элементов.
Если Discrete path delays (s) является вектором, канал является выборочной частотой, и можно задать Transmit spatial correlation как матрицу. Каждый путь имеет ту же передачу пространственная корреляционная матрица.
В качестве альтернативы можно задать Transmit spatial correlation как N T NT NP массивом, где каждый путь может иметь свою собственную различную передачу пространственная корреляционная матрица.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Указывают, что пространственной корреляцией является Separate Tx Rx.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
Receive spatial correlation — Пространственная корреляция приемника
[1 0; 0 1]
Задайте пространственную корреляцию приемника как матрица R-by-NR N или N R NR NP массивом. N R является количеством, получают антенны, и N P равняется значению Дискретного параметра задержек (задержек) пути.
Если Discrete path delays (s) является скаляром, канал является плоской частотой, и Receive spatial correlation является Эрмитова матрица R-by-NR N. Величина любого недиагонального элемента должна быть не больше, чем геометрическое среднее значение двух соответствующих диагональных элементов.
Если Discrete path delays (s) является вектором, канал является выборочной частотой, и можно задать Receive spatial correlation как матрицу. Каждый путь имеет то же самое, получают пространственную корреляционную матрицу.
В качестве альтернативы можно задать Receive spatial correlation как N R NR NP массивом, где каждый путь может иметь свое собственное различное, получают пространственную корреляционную матрицу.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Указывают, что пространственной корреляцией является Separate Tx Rx.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
Combined spatial correlation — Объединенная пространственная корреляционная матрица
[1 0 0 0; 0 1 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1]
Задайте объединенную пространственную корреляционную матрицу как матрицу TR-by-NTR N или TR N NTR NP массивом, где TR N = (N T ✕ N R), и N P равняется количеству путей к задержке, заданных Дискретным параметром задержек (задержек) пути.
Если Дискретные задержки (задержки) пути являются скаляром, канал является плоской частотой, и Combined spatial correlation является Эрмитовой матрицей TR-by-NTR N. Величина любого недиагонального элемента должна быть не больше, чем геометрическое среднее значение двух соответствующих диагональных элементов.
Если Дискретные задержки (задержки) пути являются вектором, канал является выборочной частотой, и можно задать Combined spatial correlation как матрицу. Каждый путь имеет ту же пространственную корреляционную матрицу.
В качестве альтернативы можно задать Combined spatial correlation как TR N NTR NP массивом, где каждый путь может иметь свою собственную различную объединенную пространственную корреляционную матрицу.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Указывают, что пространственной корреляцией является Combined.
Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да
Normalize outputs by number of receive antennas — Нормируйте канал выход
на (значении по умолчанию) | прочь
Выберите этот параметр, чтобы нормировать канал, выходные параметры количеством получают антенны.
Simulate using — Тип компиляции
Interpreted execution (значение по умолчанию) | Code generation
Тип компиляции в виде Interpreted execution или Code generation.
Antenna selection — Режим Antenna
Off (значение по умолчанию) | Tx | Rx | Tx and Rx
Режим антенны, который вы выбираете, соответствует дополнительным входным портам на блоке.
| Установка Antenna selection | Добавленные Input port |
|---|---|
Off | None |
Tx | Tx Sel |
Rx | Rx Sel |
Tx and Rx | Tx Sel, Rx Sel |
Вкладка реализации
Technique for generating fading samples — Техника моделирования канала
Filtered Gaussian noise (значение по умолчанию) | Sum of sinusoids
Выберите технику моделирования канала, любой Filtered Gaussian noise или Sum of sinusoids.
Number of sinusoids — Количество синусоид используется
48
Количество синусоид раньше моделировало процесс исчезновения в виде положительного целого числа.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Методом для генерации исчезающих выборок является Sum of sinusoids.
Initial time source — Источник начального времени возмещен
Property (значение по умолчанию) | Input port
Укажите на источник начального смещения времени для исчезающей модели, любого Property или Input port.
Когда вы устанавливаете Initial time source на
Property, используйте Начальное время (времена), чтобы установить начальное смещение времени.Когда вы устанавливаете Initial time source на
Input port, используйте входной порт Время Init, чтобы установить начальное смещение времени.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Методом для генерации исчезающих выборок является Sum of sinusoids.
Initial time (s) — Начальное время возмещено
0
Начальное время возмещено для исчезающей модели в виде неотрицательного скаляра.
Когда Initial time (s) не кратное 1/Частота дискретизации (Гц), это окружено к самой близкой демонстрационной позиции.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда Методом для генерации исчезающих выборок является Sum of sinusoids и Начальный источник времени установлен в Property.
Initial seed — Seed начальной буквы генератора случайных чисел
73
Seed начальной буквы генератора случайных чисел для этого блока в виде неотрицательного целого числа.
Output channel path gains — Опция, чтобы вывести усиления пути к каналу
от (значения по умолчанию) | на
Выберите этот параметр, чтобы добавить выходной порт Усиления в блок и вывести усиления пути к каналу базового процесса исчезновения.
Вкладка визуализации
Channel visualization — Выберите визуализацию канала
Off (значение по умолчанию) | Impulse response | Frequency response | Doppler spectrum | Impulse and frequency responses
Выберите визуализацию канала: Off, Impulse response, Frequency response, Doppler spectrum, или Impulse and frequency responses. Когда визуализация включена, выбранные характеристики канала, такие как импульсная характеристика или Доплеровский спектр, отображение в отдельном окне. Для получения дополнительной информации смотрите Визуализацию Канала.
Antenna pair to display — Передача - получает пару антенны, чтобы отобразиться
[1,1]
Передача - получает пару антенны, чтобы отобразиться в виде вектора 1 на 2, где первый элемент соответствует желаемой антенне передачи, и второе соответствует желаемому, получают антенну. В это время может быть отображена только одна пара.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда визуализацией Канала не является Off.
Percentage of samples to display — Процент выборок, чтобы отобразиться
25% 10%| 50%
Выберите процент выборок, чтобы отобразиться: 10%, 25%, 50%, или 100%. Увеличение процента улучшает точность отображения за счет скорости симуляции.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда визуализацией Канала является Impulse response, Frequency response, или Impulse and frequency responses.
Path for Doppler spectrum display — Путь, для которого отображен Доплеровский спектр
1
Путь, для которого Доплеровский спектр отображен в виде положительного целого числа от 1 до N P, где N P равняется значению Дискретного параметра задержек (задержек) пути.
Зависимости
Этот параметр появляется, когда визуализацией Канала является Doppler spectrum.
Характеристики блока
Типы данных |
|
Многомерные сигналы |
|
Сигналы переменного размера |
|
Алгоритмы
Обработка исчезновения на ссылку описана в Методологии для Симуляции Многопутевых Исчезающих Каналов и принимает те же параметры для всех (N T × N R) ссылки канала MIMO. Каждая ссылка включает все мультипути для той ссылки.
Кронекерова модель
Кронекерова модель принимает, что пространственные корреляции в передаче и получают стороны, отделимы. Эквивалентно, спектры направления отъезда (DoD) и направлений прибытия (DoA) приняты, чтобы быть отделимыми. Полная корреляционная матрица:
⊗ символ представляет Кронекеров продукт.
R t представляет корреляционную матрицу в стороне передачи: , из размера N T-by-NT.
R r представляет корреляционную матрицу в получить стороне: , из размера N R-by-NR.
Можно получить реализацию матрицы канала MIMO как:
A является матрицей R-by-NT N независимых тождественно распределенных комплексных переменных Gaussian с нулевым средним значением и модульным отклонением.
Фактор частоты среза
Фактор частоты среза, f c, определяется для различных Доплеровских типов спектра.
Для любого Доплеровского типа спектра кроме Гауссова и biGaussian, f c равняется 1.
Для a
doppler('Gaussian')тип спектра, f c равняетсяNormalizedStandardDeviation.Для a
doppler('BiGaussian')тип спектра:Если
PowerGains(1)иNormalizedCenterFrequencies(2)значениями полей является оба0, затем f c равняетсяNormalizedStandardDeviation(1).Если
PowerGains(2)иNormalizedCenterFrequencies(1)значениями полей является оба0, затем f c равняетсяNormalizedStandardDeviation(2).Если
NormalizedCenterFrequenciesзначением поля является[0,0]иNormalizedStandardDeviationполе имеет два идентичных элемента, затем f c равняетсяNormalizedStandardDeviation(1).Во всех других случаях f c равняется 1.
Выбор антенны
Когда объект находится в режиме выбора антенны, он использует следующие алгоритмы, чтобы обработать входной сигнал:
Все случайные усиления пути всегда генерируются и продолжают развиваться для каждой ссылки, выбрана ли данная ссылка. Значения усиления пути выход для невыбранных ссылок заполняются с
NaN.Пространственная корреляция только применяется к выбранной передаче, и/или получите антенны, и коэффициенты корреляции являются соответствующими записями в передаче, получают, или объединенные корреляционные матрицы. Другими словами, пространственная корреляционная матрица для выбранной передачи или получает антенны, субматрица передачи, получите, или объединил пространственное значение свойства корреляционной матрицы.
Для путей прохождения сигнала, сопоставленных с неактивными антеннами, сигнал с нулевой степенью передается к фильтру канала.
Выходная нормализация канала происходит по количеству выбранных, получают антенны.
Ссылки
[1] Oestges, C. и Б. Клерккс. Радиосвязи MIMO: от реального распространения до пространственно-временного проекта кода. Academic Press, 2007.
[2] Correira, L. M. Мобильные широкополосные мультимедийные сети: методы, модели и инструменты для 4G. Academic Press, 2006.
[3] Kermoal, J. P. Л. Шумахер, К. Ай. Педерсен, П. Э. Модженсен и Ф. Фредериксен. "Стохастическое радио MIMO образовывает канал модель с экспериментальной валидацией". Журнал IEEE на Выбранных областях Коммуникаций. Издание 20, Номер 6, 2002, стр 1211–1226.
[4] Jeruchim, M., П. Балабан и К. С. Шэнмугэн. Симуляция систем связи. Второй выпуск. Нью-Йорк: академический Kluwer / пленум, 2000.
[5] Pätzold, Мэттиас, Cheng-Сянцзян Ван и Бьорн Олав Хогштанд. "Две Новых Суммы основанных на синусоидах Методов для Эффективной Генерации Нескольких Некоррелированых Форм волны Релеевского замирания". Транзакции IEEE на Радиосвязях. Издание 8, Номер 6, 2009, стр 3122–3131.