Примените различные длины среднего AGC к сигналам, модулированным QAM. Сравните отклонение и график сигналов после применения AGC.

Создайте три объекта системы AGC со средними длинами окон, установленными на 10, 100 и 1000 выборки, соответственно.

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

Сгенерируйте 16-QAM модулированные и повышенные пакетированные данные в форме косинусоидного импульса.

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);

Применить AGC к данным, собирающим отдельные выходы для каждого объекта AGC.

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

Постройте и сравните сигналы. Когда средняя длина увеличивается, отклонение на выходе AGC 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))))

Примените различные максимальные уровни усиления AGC к сигналам, модулированным QPSK. Сравните график сигналов после применения AGC.

Создайте три объекта системы AGC с их максимальными значениями усиления, установленными на 10, 20 и 30 дБ соответственно.

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

Сгенерируйте модулированные QPSK данные. Передайте данные через повышенную импульсную фильтрацию косинуса 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);

Применить AGC к данным, собирающим отдельные выходы для каждого объекта AGC.

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

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

Как показано на графиках, пакетные передачи имеют длительные периоды, когда данные не получены. Длительные периоды без полученных данных приводят к увеличению AGC до максимального значения усиления. Если пакет приходит, когда коэффициент усиления АРУ слишком высок, выход степени перерегулирует требуемый уровень сигнала, пока АРУ не сможет ответить на изменение уровня входа степени и уменьшить его коэффициент усиления.

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 степени. Сравните результаты. Оценка уровня степени может служить детектором степени, указывающим точно, когда полученный пакет пришел.

Создайте объект AGC System с его максимальным значением усиления, установленным на 20 дБ.

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

Сгенерируйте модулированные QPSK данные. Передайте данные через повышенную импульсную фильтрацию косинуса 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);

Применить AGC к данным, собирающим отдельные выходы для каждого объекта AGC.

[r2,p2] = agc20(y);

Постройте график входного сигнала и оценки уровня степени принимаемого сигнала. Сравните результаты. Прием пакетированных данных с длительными периодами, когда данные не получены, приводит к снижению обнаруженной оценки уровня степени почти до нуля. В то время как входной сигнал обнаруживается, выход степени оценивается, p2, служит детектором степени, указывающим точно, когда полученный пакет пришел.

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')

Примените различные размеры шагов AGC к сигналам, модулированным QPSK. Сравните сигналы после применения AGC.

Создайте три объекта системы AGC с установленными 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);

Сгенерируйте модулированные QPSK данные с повышенным формированием косинусоидного импульса.

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

Применить AGC к данным, собирающим отдельные выходы для каждого объекта AGC.

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

Постройте график входа и выходного сигнала после различных размеров шага AGC.

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)')

Модулируйте и усильте сигнал QPSK. Установите амплитуду принимаемого сигнала приблизительно 1 В при помощи AGC. Постройте график выхода.

Создайте сигнал с модуляцией QPSK при помощи объекта QPSK System.

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

Ослабьте модулированный сигнал.

txSig = 0.1*modData;

Создайте объект AGC System и передайте через него переданный сигнал. АРУ регулирует степень принимаемого сигнала приблизительно на 1 Вт.

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

Постройте график сигнальных созвездий передающего и принятого сигналов после того, как AGC 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 степень переданных и принятых сигналов после того, как AGC достигнет устойчивого состояния. Степень переданного сигнала в 100 раз меньше, чем степень принимаемого сигнала.

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

ans = 1×2

    0.0100    0.9970

Создайте два objects™ системы AGC, чтобы настроить уровень принимаемого сигнала с помощью двух различных размеров шага с одинаковыми периодами обновления.

Сгенерируйте сигнал 8-PSK таким образом, чтобы его степень составляла 10 Вт.

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

Создайте пару приподнятых косинусоидных согласованных фильтров с их Gain набор свойств так, чтобы они имели единую выходную степень.

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

Пропустите модулированный сигнал через фильтр передачи приподнятого косинуса.

txSig = txfilter(modData);

Создайте два объекта системы AGC, чтобы настроить уровень принимаемого 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 модулированному сигналу, захватывающему отдельные выходы для каждого объекта AGC.

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

Фильтрация выходных сигналов AGC при помощи приподнятого приёмного фильтра косинуса.

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

Постройте график степени фильтрованных реакций AGC с учетом задержки 10 символов через пару фильтра приема и 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 степени AGC 1 Вт.

Постройте график степени статических фильтрованных сигналов AGC путем включения только последних 100 символов. Больший размер шага AGC приводит к менее точной коррекции усиления. Большие значения размера шага AGC приводят к более быстрому 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')

Передайте ослабленные пакетные данные QPSK в два AGC с различными максимальными усилениями. Постройте график результатов.

Создайте два пакета данных QSPK с 200 символами. Передайте пакеты через 1200-символьную систему координат.

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 сигнал пакетной передачи на 20 дБ и постройте график его степени.

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 коэффициентом усиления степени 30 дБ и 24 дБ соответственно.

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

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

Применить AGC к ослабленному сигналу, захватывающему отдельные выходы для каждого объекта AGC. Вычислим выход степени для каждого случая.

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

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

Постройте график выходных степеней. Первоначально для второго пакета agc1 выходная степень сигнала слишком высока, потому что AGC приложил свой максимальный коэффициент усиления в течение периода, когда данные не были переданы. Соответствующий agc2 выходная степень (2,5 Вт) перерегулирует целевой уровень степени 1 Вт на значительно меньше, чем agc1 Выход степени сигнала (10 Вт). Время сходимости для agc2 короче, чем время сходимости для agc1, потому что входной 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')