коммуникация. OQPSKModulator

Модуляция методом OQPSK

Описание

Объект comm.OQPSKModulator модулирует входной сигнал, используя метод квадратурной фазовой манипуляции со смещением (OQPSK), и применяет фильтрацию формы импульса к выходной форме сигнала. Дополнительные сведения см. в разделе Фильтр формирования импульсов. Выходной сигнал является представлением модулированного сигнала в основной полосе частот.

Информацию о задержках, возникающих при обработке пары модулятор-демодулятор, см. в разделе Задержки модуляции.

Для модуляции сигнала с помощью квадратурной фазовой манипуляции смещения:

Создать comm.OQPSKModulator и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.

Создание

Синтаксис

oqpskmod = comm.OQPSKModulator

oqpskmod = comm.OQPSKModulator (демодулятор)

oqpskmod = comm.OQPSKModulator (имя, значение)

oqpskmod = comm.OQPSKModulator (фаза, имя, значение)

Описание

oqpskmod = comm.OQPSKModulator создает системный object™ модулятора. Этот объект применяет модуляцию квадратурной фазовой манипуляции со смещением (OQPSK) и фильтрацию формы импульса к входному сигналу.

пример

oqpskmod = comm.OQPSKModulator(demod) создает объект системы модулятора с симметричной конфигурацией по отношению к объекту демодулятора OQPSK, demod.

пример

oqpskmod = comm.OQPSKModulator(Name,Value) задает свойства, используя одну или несколько пар имя-значение. Заключите каждое имя свойства в отдельные кавычки.

Пример: comm.OQPSKModulator('BitInput',true)

oqpskmod = comm.OQPSKModulator(phase,Name,Value) задает для свойства PhaseOffset созданного объекта значение phase и устанавливает любые другие указанные Name, Value пар.

Пример: comm.OQPSKModulator(0.5*pi,'SymbolMapping','Binary')

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`PhaseOffset` - Фаза нулевой точки созвездия сигнала
`0` (по умолчанию) | скаляр

Фазовое смещение от λ/4, определяемое как скаляр в радианах. Фазовое смещение применяется к нулевой точке сигнальной совокупности перед задержкой квадратурной составляющей. После задержки мнимой составляющей OQPSK сигнал нормализуется с единичной мощностью.

Пример: 'PhaseOffset',pi/4 выравнивает нулевую точку точки совокупности сигналов QPSK по осям, {(1,0), (0, j), (-1,0), (0, -j)}.

Типы данных: double

`BitInput` - Возможность ввода в битах
`false` (по умолчанию) | `true`

Параметр для ввода в битах, указанный как false или true.

Если для этого свойства установлено значение falseвходные значения должны быть целочисленными представлениями двухбитовых входных сегментов и находиться в диапазоне от 0 до 3.
Если для этого свойства установлено значение true, вход должен быть двоичным вектором чётной длины. Пары элементов являются двоичными представлениями целых чисел.

Типы данных: logical

`SymbolMapping` - Битовое отображение созвездия сигналов
`'Gray'` (по умолчанию) | `'Binary'` | пользовательский 4-элементный числовой вектор целых чисел со значениями от 0 до 3

Битовое отображение созвездия сигналов, указанное как 'Gray', 'Binary'или пользовательский 4-элементный числовой вектор целых чисел со значениями от 0 до 3.

Настройка	Отображение созвездий для целых чисел	Отображение созвездия для битов	Комментарий
`Gray`			Отображение созвездия сигналов кодируется по Грею.
`Binary`			Отображение комбинации сигналов для входного целого числа `m` (0 ≤ `m` ≤ 3) - комплексное значение `e^{(j(PhaseOffset+π/4) + j2πm/4)}`.
Пользовательский 4-элементный числовой вектор целых чисел со значениями от 0 до 3			Элементы [a b c d] должны состоять из набора значений [0, 1, 2, 3] в любом порядке.

Типы данных: char | double

`PulseShape` - Форма фильтрующего импульса
`'Half sine'` (по умолчанию) | `'Normal raised cosine'` | `'Root raised cosine'` | `'Custom'`

Форма импульса фильтрации, указанная как 'Half sine', 'Normal raised cosine', 'Root raised cosine', или 'Custom'.

Типы данных: char

`RolloffFactor` - Повышенный коэффициент отката косинусного фильтра
`0.2` (по умолчанию) | скаляр

Повышенный коэффициент отката косинусного фильтра, заданный как скаляр из 0 кому 1.

Зависимости

Это свойство включено, когда PulseShape имеет значение 'Normal raised cosine' или 'Root raised cosine'.

Типы данных: double

`FilterSpanInSymbols` - Длина фильтра
`10` (по умолчанию) | скаляр

Длина фильтра в символах, заданная как скаляр. Идеальный приподнятый косинусный фильтр имеет бесконечную импульсную характеристику. Однако для реализации практической реализации этого фильтра объект усекает импульсную характеристику на FilterSpanInSymbols символы.

Зависимости

Это свойство включено, когда PulseShape имеет значение 'Normal raised cosine' или 'Root raised cosine'.

Типы данных: double

`FilterNumerator` - Числитель фильтра
`[0.7071 0.7071]` (по умолчанию) | вектор строки

Числитель фильтра, заданный как вектор строки.

Зависимости

Это свойство включено, когда PulseShape имеет значение 'Custom'.

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

`SamplesPerSymbol` - Количество образцов на символ
`4` (по умолчанию) | положительное целое число

Число выборок на символ, указанное как положительное четное целое число.

Типы данных: double

`OutputDataType` - Тип данных, назначенный для вывода
`'double'` (по умолчанию) | `'single'`

Тип данных, назначенный для вывода, указанный как 'double' или 'single'.

Типы данных: char

Использование

Синтаксис

форма сигнала = oqpskmod (insignal)

Описание

пример

waveform = oqpskmod(insignal) возвращает модулированный в основной полосе выходной сигнал. Форма выходного сигнала формируется импульсным способом в соответствии со свойствами конфигурации PulseShape и PurePerSymbol.

Входные аргументы

развернуть все

`insignal` - Входной сигнал
целочисленный вектор-столбец | битовый вектор-столбец

Входной сигнал, определяемый как вектор столбца NS-элемента целых чисел или битов, где NS - количество выборок.

Настройка свойства BitInput определяет интерпретацию входного вектора.

Типы данных: double

Выходные аргументы

развернуть все

`waveform` - Выходной сигнал
вектор

Выходной сигнал, возвращаемый в виде вектора. Выходной сигнал имеет импульсную форму в соответствии со свойствами конфигурации PulseShape и PersPerSymbol.

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Общие для всех системных объектов

`step`	Запустить алгоритм объекта System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Сигнал OQPSK в AWGN

Открыть сценарий в реальном времени

Создайте пару модулятора OQPSK и демодулятора. Создайте объект канала AWGN, имеющий два бита на символ.

oqpskmod = comm.OQPSKModulator('BitInput',true);
oqpskdemod = comm.OQPSKDemodulator('BitOutput',true);
channel = comm.AWGNChannel('EbNo',4,'BitsPerSymbol',2);

Создайте калькулятор частоты ошибок. Для учета задержки между модулятором и демодулятором установите ReceiveDelay свойство для 2.

errorRate = comm.ErrorRate('ReceiveDelay',2);

Обработка 300 кадров данных, закольцовывающих эти шаги.

Создайте векторы со 100 элементами случайных двоичных данных.
OQPSK - модулировать данные. Кадры данных обрабатываются как 50 кадров выборки 2-разрядных двоичных данных.
Передача модулированных данных через канал AWGN.
OQPSK - демодулировать данные.
Сбор статистики ошибок по кадрам данных.

for counter = 1:300
    txData = randi([0 1],100,1);
    modSig = oqpskmod(txData);
    rxSig = channel(modSig);
    rxData = oqpskdemod(rxSig);
    errorStats = errorRate(txData,rxData);
end

Просмотрите статистику ошибок.

ber = errorStats(1)

ber = 3.3336e-05

numErrors = errorStats(2)

numErrors = 1

numBits = errorStats(3)

numBits = 29998

Создание модулятора OQPSK с помощью демодулятора

Открыть сценарий в реальном времени

Используйте объект демодулятора OQPSK для инициализации объекта модулятора OQPSK при его создании.

Создайте демодулятор OQPSK, назначив ему фазовое смещение $\frac{}{} 12δ$ .

phase = 0.5*pi;
oqpskdemod = comm.OQPSKDemodulator(phase)

oqpskdemod = 
  comm.OQPSKDemodulator with properties:

   Modulation
         PhaseOffset: 1.5708
       SymbolMapping: 'Gray'
           BitOutput: false

   Filtering
          PulseShape: 'Half sine'
    SamplesPerSymbol: 4

      OutputDataType: 'double'

Используйте объект демодулятора для инициализации модулятора OQPSK при его создании.

oqpskmod = comm.OQPSKModulator(oqpskdemod)

oqpskmod = 
  comm.OQPSKModulator with properties:

   Modulation
         PhaseOffset: 1.5708
       SymbolMapping: 'Gray'
            BitInput: false

   Filtering
          PulseShape: 'Half sine'
    SamplesPerSymbol: 4

      OutputDataType: 'double'

Сигнал OQPSK с корневой косинусной фильтрацией

Открыть сценарий в реальном времени

Выполнение модуляции и демодуляции OQPSK и применение корневой косинусной фильтрации к форме сигнала.

Инициализация системы

Определите параметры моделирования и создайте объекты для модуляции и демодуляции OQPSK.

sps = 12; % samples per symbol
bits = randi([0, 1], 800, 1); % transmission data

modulator = comm.OQPSKModulator('BitInput',true,'SamplesPerSymbol',sps,'PulseShape','Root raised cosine');
demodulator = comm.OQPSKDemodulator(modulator);

Передача и прием сигналов

Используйте modulator объект для применения модуляции OQPSK и передачи фильтрации к входным данным.

oqpskWaveform = modulator(bits);

Пропускайте сигнал через канал.

snr = 0;
rxWaveform = awgn(oqpskWaveform, snr);

Используйте demodulator объект для применения фильтрации приема и демодуляции OQPSK к форме сигнала.

demodData = demodulator(rxWaveform);

Вычислите частоту битовых ошибок для подтверждения качества восстановления данных.

delay = (1+modulator.BitInput)*modulator.FilterSpanInSymbols;
[~, ber] = biterr(bits(1:end-delay), demodData(delay+1:end))

ber = 0

Модуляция-демодуляция OQPSK с мягким решением

Открыть сценарий в реальном времени

Используйте qamdemod функция моделирования выхода мягкого решения для OQPSK-модулированных сигналов.

Формирование модулированного сигнала OQPSK.

sps = 4;
msg = randi([0 1],1000,1);
oqpskMod = comm.OQPSKModulator('SamplesPerSymbol',sps,'BitInput',true);
oqpskSig = oqpskMod(msg);

Добавьте шум к сгенерированному сигналу.

impairedSig = awgn(oqpskSig,15);

Выполнение демодуляции с мягким решением

Создайте эквивалентный сигнал QPSK для выравнивания синфазных и квадратурных сигналов.

impairedQPSK = complex(real(impairedSig(1+sps/2:end-sps/2)), imag(impairedSig(sps+1:end)));

Примените согласованную фильтрацию к принятому сигналу OQPSK.

halfSinePulse = sin(0:pi/sps:(sps)*pi/sps);
matchedFilter = dsp.FIRDecimator(sps,halfSinePulse,'DecimationOffset',sps/2);
filteredQPSK = matchedFilter(impairedQPSK);

Для выполнения мягкой демодуляции отфильтрованного сигнала OQPSK используйте qamdemod функция. Выравнивание отображения символов qamdemod с отображением символов, используемым comm.OQPSKModulatorзатем демодулируют сигнал.

oqpskModSymbolMapping = [1 3 0 2];
demodulated = qamdemod(filteredQPSK,4,oqpskModSymbolMapping,'OutputType','llr');

Подробнее

развернуть все

Задержки модуляции

Объекты цифровой модуляции и демодуляции несут задержки между своими входами и выходами, которые приводят к смещению в выборке поступления принятых данных. При сравнении переданных данных с полученными, например, при построении графика или вычислении статистики ошибок, необходимо учитывать системные задержки. Как показано здесь, задержка модуляции-демодуляции OQPSK изменяется в зависимости от фильтра формирования импульсов и входных/выходных настроек пар объектов.

Форма импульса	Входные/выходные данные (*)	Сквозная задержка, вызванная парой объектов модулятора-демодулятора OQPSK (в выборках)
`'Half sine'` или `'Custom'`	Целое число	`1`
`'Half sine'` или `'Custom'`	Бит	`2`
`'Normal raised cosine'` или `'Root raised cosine'`	Целое число	`FilterSpanInSymbols`
`'Normal raised cosine'` или `'Root raised cosine'`	Бит	2*`FilterSpanInSymbols`
(*) Задайте свойство типа данных (`BitInput` для модуляции или `BitOutput` для демодуляции) `false` для целых данных и `true` для битовых данных.

Фильтр формирования импульсов

Схема модуляции OQPSK требует избыточной дискретизации двух или более, чтобы задержать (или сдвинуть) квадратурный канал на 90 градусов. Эта избыточная выборка достигается посредством интерполяционной фильтрации, реализуемой посредством формирования импульсов.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

Примечания и ограничения по использованию:

См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).

Документация

коммуникация. OQPSKModulator

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

PhaseOffset - Фаза нулевой точки созвездия сигнала 0 (по умолчанию) | скаляр

BitInput - Возможность ввода в битах false (по умолчанию) | true

SymbolMapping - Битовое отображение созвездия сигналов 'Gray' (по умолчанию) | 'Binary' | пользовательский 4-элементный числовой вектор целых чисел со значениями от 0 до 3

PulseShape - Форма фильтрующего импульса 'Half sine' (по умолчанию) | 'Normal raised cosine' | 'Root raised cosine' | 'Custom'

RolloffFactor - Повышенный коэффициент отката косинусного фильтра 0.2 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

FilterSpanInSymbols - Длина фильтра 10 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

FilterNumerator - Числитель фильтра [0.7071 0.7071] (по умолчанию) | вектор строки

Зависимости

SamplesPerSymbol - Количество образцов на символ 4 (по умолчанию) | положительное целое число

OutputDataType - Тип данных, назначенный для вывода 'double' (по умолчанию) | 'single'

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

insignal - Входной сигнал целочисленный вектор-столбец | битовый вектор-столбец

Выходные аргументы

waveform - Выходной сигнал вектор

Функции объекта

Общие для всех системных объектов

Примеры

Сигнал OQPSK в AWGN

Создание модулятора OQPSK с помощью демодулятора

Сигнал OQPSK с корневой косинусной фильтрацией

Модуляция-демодуляция OQPSK с мягким решением

Подробнее

Задержки модуляции

Фильтр формирования импульсов

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация по инструментам связи

Поддержка

`PhaseOffset` - Фаза нулевой точки созвездия сигнала
`0` (по умолчанию) | скаляр

`BitInput` - Возможность ввода в битах
`false` (по умолчанию) | `true`

`SymbolMapping` - Битовое отображение созвездия сигналов
`'Gray'` (по умолчанию) | `'Binary'` | пользовательский 4-элементный числовой вектор целых чисел со значениями от 0 до 3

`PulseShape` - Форма фильтрующего импульса
`'Half sine'` (по умолчанию) | `'Normal raised cosine'` | `'Root raised cosine'` | `'Custom'`

`RolloffFactor` - Повышенный коэффициент отката косинусного фильтра
`0.2` (по умолчанию) | скаляр

`FilterSpanInSymbols` - Длина фильтра
`10` (по умолчанию) | скаляр

`FilterNumerator` - Числитель фильтра
`[0.7071 0.7071]` (по умолчанию) | вектор строки

`SamplesPerSymbol` - Количество образцов на символ
`4` (по умолчанию) | положительное целое число

`OutputDataType` - Тип данных, назначенный для вывода
`'double'` (по умолчанию) | `'single'`

`insignal` - Входной сигнал
целочисленный вектор-столбец | битовый вектор-столбец

`waveform` - Выходной сигнал
вектор

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™