Применять различные длины усреднения АРУ к QAM-модулированным сигналам. Сравните дисперсию и график сигналов после применения АРУ.

Создайте три объекта AGC System со средней длиной окна 10, 100 и 1000 образцов соответственно.

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

Генерирование 16-QAM модулированных и сформированных в форме косинусного импульса пакетированных данных.

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 АРУ к данным, захватывающим отдельные выходы для каждого объекта АРУ.

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

Постройте график и сравните сигналы. По мере увеличения усреднения дисперсия на выходе АРУ уменьшается.

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))))

Применение различных уровней максимального усиления АРУ к QPSK-модулированным сигналам. Сравните график сигналов после применения АРУ.

Создайте три системных объекта AGC с максимальными значениями усиления 10, 20 и 30 дБ соответственно.

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

Создание данных, модулированных QPSK. Пропускают данные через фильтрацию в форме восходящего косинусного импульса 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 АРУ к данным, захватывающим отдельные выходы для каждого объекта АРУ.

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

Постройте график входного сигнала и сигнала с регулировкой АРУ с различными максимальными уровнями усиления. Сравните результаты для условий в этом примере.

Как показано на графиках, пакетные передачи имеют длительные периоды, когда данные не принимаются. Продолжительные периоды без полученных данных приводят к увеличению АРУ до максимального значения коэффициента усиления. Если пакет поступает, когда усиление АРУ слишком велико, выходная мощность превышает требуемый уровень сигнала до тех пор, пока АРУ не сможет отреагировать на изменение уровня входной мощности и уменьшить 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)')

Постройте график сигнала и оценки уровня мощности. Сравните результаты. Оценка уровня мощности может служить детектором мощности, точно указывающим, когда поступит принятый пакет.

Создайте системный объект AGC с максимальным значением коэффициента усиления 20 дБ.

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

Создание данных, модулированных QPSK. Пропускают данные через фильтрацию в форме восходящего косинусного импульса 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 АРУ к данным, захватывающим отдельные выходы для каждого объекта АРУ.

[r2,p2] = agc20(y);

Постройте график входного сигнала и оценки уровня мощности принятого сигнала. Сравните результаты. Прием пакетированных данных с увеличенными периодами, когда данные не принимаются, приводит к тому, что оценка обнаруженного уровня мощности уменьшается почти до нуля. При обнаружении входного сигнала оценка уровня выходной мощности p2, служит в качестве детектора мощности, точно указывающего, когда поступит принятый пакет.

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')

Применение различных размеров шага АРУ к QPSK-модулированным сигналам. Сравните сигналы после применения АРУ.

Создайте три объекта системы AGC с размерами шагов 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);

Генерируют QPSK-модулированные данные с формированием импульса повышенной косинусности.

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

Примените АРУ к данным, захватывающим отдельные выходы для каждого объекта АРУ.

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

Постройте график входного и выходного сигнала после различных размеров шага АРУ.

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)')

Модулировать и усиливать сигнал QPSK. Установите амплитуду принятого сигнала приблизительно на 1 В с помощью АРУ. Постройте график вывода.

Создайте QPSK-модулированный сигнал с помощью объекта QPSK System.

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

Ослабьте модулированный сигнал.

txSig = 0.1*modData;

Создайте объект системы AGC и передайте через него передаваемый сигнал. АРУ регулирует мощность принятого сигнала приблизительно до 1 Вт.

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

Постройте график совокупностей сигналов передаваемых и принимаемых сигналов после того, как АРУ достигнет установившегося состояния.

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

Измерьте и сравните мощность передаваемых и принимаемых сигналов после того, как АРУ достигнет установившегося состояния. Мощность передаваемого сигнала в 100 раз меньше мощности принимаемого сигнала.

txPower = var(txSig(200:end));
rxPower = var(rxSig(200:end));
[txPower rxPower]

ans = 1×2

    0.0100    0.9970

Создайте два системных objects™ АРУ для регулировки уровня принимаемого сигнала с использованием двух различных размеров шага с идентичными периодами обновления.

Генерируйте сигнал 8-PSK таким образом, чтобы его мощность составляла 10 Вт.

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

Создайте пару приподнятых косинусных согласованных фильтров с их Gain свойство установлено таким образом, что они имеют единичную выходную мощность.

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

Фильтрация модулированного сигнала через фильтр косинусной передачи.

txSig = txfilter(modData);

Создайте два объекта системы AGC для регулировки уровня принимаемого сигнала. Установите размер шага 0,01 и 0,1 соответственно.

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

Примените АРУ к модулированному сигналу, фиксирующему отдельные выходы для каждого объекта АРУ.

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

Фильтрация выходных сигналов АРУ с помощью фильтра приема с увеличенным косинусом.

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

Постройте график мощности отфильтрованных ответов АРУ при учете задержки в 10 символов через пару фильтр приема-передачи.

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')

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

Постройте график мощности стационарных отфильтрованных сигналов АРУ, включив только последние 100 символов. Больший размер шага АРУ приводит к менее точной коррекции усиления. Большие значения размера шага АРУ приводят к более быстрой сходимости за счет менее точного контроля усиления.

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')

Передача ослабленных пакетных данных QPSK в два AGC с различными максимальными коэффициентами усиления. Постройте график результатов.

Создайте два 200-символьных пакета данных QSPK. Передача пакетов по кадру из 1200 символов.

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 передаваемый пакетный сигнал на 20 дБ и постройте график его мощности.

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

Создайте два AGC с максимальным усилением мощности 30 дБ и 24 дБ соответственно.

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

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

Примените АРУ к ослабленному сигналу, захватывая отдельные выходы для каждого объекта АРУ. Вычислите выходную мощность для каждого случая.

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

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

Постройте график выходной мощности. Первоначально для второго пакета agc1 мощность выходного сигнала слишком высока, поскольку АРУ применяет свой максимальный коэффициент усиления в течение периода, когда данные не передавались. Передача agc2 мощность выходного сигнала (2,5 Вт) превышает целевой уровень мощности 1 Вт значительно меньше, чем agc1 мощность выходного сигнала (10 Вт). Время сходимости для agc2 короче времени сходимости для agc1, потому что сигнал на вход agc2 применяет меньший максимальный коэффициент усиления, чем agc1.

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