comm.EVM

Измерьте величину вектора ошибок

Описание

The comm.EVM(амплитуда вектора ошибок) Система object™ измеряет эффективность модулятора или демодулятора ослабленного сигнала.

Чтобы измерить величину вектора ошибок:

Определите и настройте свой объект EVM. См. «Конструкция».
Функции step для измерения эффективности модулятора или демодулятора в соответствии со свойствами comm.EVM. Поведение step характерен для каждого объекта в тулбоксе.

Примечание

Начиная с R2016b, вместо использования step метод для выполнения операции, заданной системным объектом, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Для примера, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.

Конструкция

EVM = comm.EVM создает объект величины вектора ошибок, EVM. Этот объект измеряет величину нарушения в модулированном сигнале.

EVM = comm.EVM(Name,Value) создает EVM объект с каждым заданным набором свойств до заданного значения. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1, Value1..., NameN, ValueN).

Пример: EVM = comm.EVM('ReferenceSignalSource','Estimated from reference constellation') создает объект, EVM, который измеряет RMS EVM принятого сигнала при помощи ссылки созвездия.

Свойства

`Normalization`	Метод нормализации Метод нормализации, используемый в вычислении EVM, указывается как одно из следующего: `'Average reference signal power'` (по умолчанию), `'Average constellation power'`, или `'Peak constellation power'`.
`AverageConstellationPower`	Средняя степень созвездия Средняя степень созвездия, заданная в ваттах как положительный действительный скаляр. Это свойство доступно при `Normalization` является `'Average constellation power'`. Значение по умолчанию является `1`.
`PeakConstellationPower`	Пиковая степень созвездия Пиковая степень созвездия, заданная в ваттах как положительный действительный скаляр. Это свойство доступно при `Normalization` является `'Peak constellation power'`. Значение по умолчанию является `1`.
`ReferenceSignalSource`	Источник опорного сигнала Источник опорного сигнала, заданный как `'Input port'` (по умолчанию) или `'Estimated from reference constellation'`. Чтобы предоставить явный опорный сигнал, против которого измеряется входной сигнал, установите это свойство равным `'Input port'`. Чтобы измерить EVM входного сигнала относительно ссылочного созвездия, задайте это свойство как `'Estimated from reference constellation'`.
`ReferenceConstellation`	Ссылочное созвездие Ссылочное созвездие, заданное как вектор. Это свойство доступно, когда `ReferenceSignalSource` свойство `'Estimated from reference constellation'`. Значение по умолчанию является `[0.7071 - 0.7071i; -0.7071 - 0.7071i; -0.7071 + 0.7071i; 0.7071 + 0.7071i]`, что соответствует стандартному созвездию QPSK. Можно вывести точки созвездия с помощью функций модуляции или объектов. Для примера, чтобы вывести ссылку созвездие для сигнала 16-QAM, можно использовать `qammod(0:15,16)`.
`MeasurementIntervalSource`	Источник интервала измерения Источник интервала измерения, заданный как один из следующих: `'Input length'` (по умолчанию), `'Entire history'`, `'Custom'`, или `'Custom with periodic reset'`. Это свойство влияет только на RMS и максимальные выходы EVM. Чтобы вычислить EVM, используя только текущие выборки, задайте для этого свойства `'Input length'`. Чтобы вычислить EVM для всех выборок, установите это свойство равным `'Entire history'`. Чтобы вычислить EVM за заданный интервал и использовать скользящее окно, задайте для этого свойства значение `'Custom'`. Чтобы вычислить EVM за заданный интервал и сбросить объект каждый раз, когда интервал измерения будет заполнен, установите это свойство на `'Custom with periodic reset'`.
`MeasurementInterval`	Интервал измерения Интервал измерения, за который вычисляется EVM, заданный в выборках как действительное положительное целое число. Это свойство доступно при `MeasurementIntervalSource` является `'Custom'` или `'Custom with periodic reset'`. Значение по умолчанию является `100`.
`AveragingDimensions`	Средние размерности Усредняющие размерности, по которым можно усреднить измерения EVM, заданные как целое число или вектор-строка из целых чисел со значениями элемента в области значений [1, 3]. Для примера, чтобы среднее значение между строками, установите это свойство равным `2`. Значение по умолчанию является `1`. Объект поддерживает входы переменного размера по размерностям, в которых происходит среднее значение. Однако размер входа для не усреднённых размерностей должен оставаться постоянным между вызовами объекта. Для примера, если вход имеет размер `[4 3 2]` и `Averaging dimensions` является `[1 3]`, размер выхода `[1 3 1]`, и второе измерение должно оставаться фиксированным на `3`.
`MaximumEVMOutputPort`	Максимальный выходной порт измерения EVM Максимальный выходной порт измерения EVM, заданный как логический скаляр. Чтобы создать выход порт для максимальных измерений EVM, установите это свойство равным `true`. Значение по умолчанию является `false`.
`XPercentileEVMOutputPort`	X выходной порт EVM -личности X -личный выходной порт измерения EVM, заданный как логический скаляр. Чтобы создать выходной порт для измерений X -percentile EVM, установите это свойство `равным true`. Измерения X -percentile EVM сохраняются до тех пор, пока вы не сбросите объект. Эти измерения вычисляются при помощи всех входных кадров с момента последнего сброса. Значение по умолчанию является `false`.
`XPercentileValue`	X значение -percentile X -личное значение, ниже которого падает X% измерений EVM, заданное как действительный скаляр от `0` на `100`. Это свойство доступно при `XPercentileEVMOutputPort` является `true`. Значение по умолчанию является `95`.
`SymbolCountOutputPort`	Выходной порт счетчика символов Выходной порт подсчета символов, заданный как логический скаляр. Чтобы вывести количество накопленных символов, используемых для вычисления X измерений EVM, установите это свойство на `true`. Это свойство доступно при `XPercentileEVMOutputPort` является `true`. Значение по умолчанию является `false`.

Методы

шаг	Измерьте величину вектора ошибок

Общий для всех системных объектов
`release`	Разрешить изменение значения свойства системного объекта
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

Измерение EVM шумного 16-QAM модулированного сигнала

Открыть Live Script

Создайте объект EVM. Сконфигурируйте его с помощью пар "имя-значение", чтобы вывести максимальное значение EVM, 90-й процентиль EVM и количество символов.

evm = comm.EVM('MaximumEVMOutputPort',true,...
    'XPercentileEVMOutputPort',true, 'XPercentileValue',90,...
    'SymbolCountOutputPort',true);

Сгенерируйте символы случайных данных. Примените 16-QAM модуляцию. Модулированный сигнал служит ссылке для последующих измерений EVM.

data = randi([0 15],1000,1);
refSym = qammod(data,16,'UnitAveragePower',true);

Пропустите модулированный сигнал через канал AWGN.

rxSym = awgn(refSym,20);

Измерьте EVM сигнала с шумом.

[rmsEVM,maxEVM,pctEVM,numSym] = evm(refSym,rxSym)

rmsEVM = 9.8775

maxEVM = 26.8385

pctEVM = 14.9750

numSym = 1000

Оценка полученной EVM

Открыть Live Script

Сгенерируйте фильтрованные данные QAM и передайте их через канал AWGN. Вычислите вероятность ошибки символа и оцените EVM принятого сигнала.

Создайте канал и фильтр System objects™.

M = 16;
refConst = qammod(0:M-1,M);
channel = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Signal to noise ratio (SNR)',...
    'SNR',15,'SignalPower',10);

txfilter = comm.RaisedCosineTransmitFilter('OutputSamplesPerSymbol',4);
rxfilter = comm.RaisedCosineReceiveFilter('InputSamplesPerSymbol',4, ...
    'DecimationFactor',4);

Создайте объект EVM для вывода RMS и максимальных измерений EVM.

evm = comm.EVM('MaximumEVMOutputPort',true, ...
    'ReferenceSignalSource','Estimated from reference constellation', ...
    'ReferenceConstellation',refConst);

Создайте объект частоты ошибок и учтите задержку сигнала через фильтры передачи и приема. Для фильтра групповая задержка равна 1/2 FilterSpanInSymbols свойство.

rxd = (txfilter.FilterSpanInSymbols + rxfilter.FilterSpanInSymbols)/2;
errorRate = comm.ErrorRate('ReceiveDelay',rxd);

Выполните следующие операции в канале:

Сгенерируйте символы случайных данных.
Примените 16-QAM модуляцию.
Пропустите модулированные данные через фильтр приподнятого косинуса Tx.
Пропустите переданный сигнал через канал AWGN.
Пропустите полученные данные через фильтр приподнятого косинуса Rx.
Демодулируйте отфильтрованные данные.

txData = randi([0 15],1000,1);
modData = qammod(txData,M);
txSig = txfilter(modData);
rxSig = channel(txSig);
filtSig = rxfilter(rxSig);
rxData = qamdemod(filtSig,M);

Вычислите статистику ошибок и отобразите вероятность ошибок символа.

errStats = errorRate(txData,rxData);
symErrRate = errStats(1)

symErrRate = 0.0222

Измерьте и отобразите полученные значения RMS EVM и максимальные значения EVM. Примите во внимание задержку фильтра, удалив первое rxd+1 символы. Из-за ошибок символов EVM может быть не полностью точным.

[rmsEVM,maxEVM] = evm(filtSig(rxd+1:end))

rmsEVM = 17.2966

maxEVM = 40.1595

Измерьте EVM с помощью ссылочного созвездия

Открыть Live Script

Сгенерируйте символы случайных данных и примените 8-PSK модуляцию.

d = randi([0 7],2000,1);
txSig = pskmod(d,8,pi/8);

Пропустите модулированный сигнал через канал AWGN.

rxSig = awgn(txSig,30);

Создайте объект EVM. Измерьте RMS EVM, используя переданный сигнал в качестве опорного.

evm = comm.EVM;
rmsEVM1 = evm(txSig,rxSig);

Деблокируйте объект EVM. Сконфигурируйте объект, чтобы оценить EVM принятого сигнала относительно ссылочного созвездия.

release(evm)
evm.ReferenceSignalSource = 'Estimated from reference constellation';
evm.ReferenceConstellation = pskmod(0:7,8,pi/8);

Измерьте RMS EVM, используя только принятый сигнал в качестве входа. Проверьте, что он соответствует результату, полученному при использовании опорного сигнала.

rmsEVM2 = evm(rxSig);
[rmsEVM1 rmsEVM2]

ans = 1×2

    3.1524    3.1524

Измерьте EVM с помощью пользовательского интервала измерения

Открыть Live Script

Измерьте EVM сигнала шумного 8-PSK с помощью двух типов пользовательских интервалов измерения. Отображение результатов.

Установите количество систем координат, M, и количество подкадров на систему координат, K.

M = 2;
K = 5;

Установите количество символов в подкадре. Вычислите соответствующую длину системы координат.

sfLen = 100;
frmLen = K*sfLen

frmLen = 500

Создайте объект EVM. Сконфигурируйте объект, чтобы использовать пользовательский интервал измерения, равный длине системы координат.

evm1 = comm.EVM('MeasurementIntervalSource','Custom', ...
    'MeasurementInterval',frmLen);

Сконфигурируйте объект для измерения EVM с помощью 8-PSK ссылочного созвездия.

evm1.ReferenceSignalSource = 'Estimated from reference constellation';
evm1.ReferenceConstellation = pskmod(0:7,8,pi/8);

Создайте объект EVM и сконфигурируйте его с помощью интервала измерения 500 символов с периодическим сбросом. Сконфигурируйте объект для измерения EVM с помощью 8-PSK ссылочного созвездия.

evm2 = comm.EVM('MeasurementIntervalSource','Custom with periodic reset', ...
    'MeasurementInterval',frmLen);
evm2.ReferenceSignalSource = 'Estimated from reference constellation';
evm2.ReferenceConstellation = pskmod(0:7,8,pi/8);

Инициализируйте EVM и массивы сигнал-шум.

rmsEVM1 = zeros(K,M);
rmsEVM2 = zeros(K,M);
snrdB = zeros(K,M);

Измерьте EVM для сигнала шумного 8-PSK, используя оба объекта. ОСШ увеличивается на 1 дБ от субкадра до субкадра. Для evm1для вычисления оценки используются 500 самых последних символов. В этом случае используется скользящее окно, чтобы всегда обрабатывалась целая система координат данных. Для evm2символы удаляются каждый раз, когда встречается новая система координат.

for m = 1:M
    for k = 1:K
        data = randi([0 7],sfLen,1);
        txSig = pskmod(data,8,pi/8);
        snrdB(k,m) = k+(m-1)*K+7;
        rxSig = awgn(txSig,snrdB(k,m));
        rmsEVM1(k,m) = evm1(rxSig);
        rmsEVM2(k,m) = evm2(rxSig);
    end
end

Отобразите EVM, измеренный с помощью двух подходов. Оконная обработка, используемая в первом случае, обеспечивает среднее значение по субкадрам. Во втором случае объект EVM сбрасывается после первой системы координат, так что вычисленные значения EVM более точно отражают текущий ОСШ.

stairs(snrdB(:),[rmsEVM1(:) rmsEVM2(:)])
xlabel('SNR (dB)')
ylabel('EVM (%)')
legend('No Reset','Periodic Reset')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type stair. These objects represent No Reset, Periodic Reset.

Измерьте EVM через различные размерности

Открыть Live Script

Создайте объекты модулятора и демодулятора OFDM.

ofdmmod = comm.OFDMModulator('FFTLength',32,'NumSymbols',4);
ofdmdemod = comm.OFDMDemodulator('FFTLength',32,'NumSymbols',4);

Определите количество поднесущих и символов в сигнале OFDM.

ofdmDims = info(ofdmmod);
numSC = ofdmDims.DataInputSize(1)

numSC = 21

numSym = ofdmDims.DataInputSize(2)

numSym = 4

Сгенерируйте случайные символы и примените QPSK модуляцию.

msg = randi([0 3],numSC,numSym);
modSig = pskmod(msg,4,pi/4);

OFDM модулирует сигнал QPSK. Передайте сигнал через канал AWGN. Демодулируйте сигнал с шумом.

txSig = ofdmmod(modSig);
rxSig = awgn(txSig,10,'measured');
demodSig = ofdmdemod(rxSig);

Создайте объект EVM, где результат усредняется по поднесущим. Измерьте EVM. Существует четыре значения, соответствующие каждому из 4 символов OFDM.

evm = comm.EVM('AveragingDimensions',1);
rmsEVM = evm(demodSig,modSig)

rmsEVM = 1×4

   27.4354   23.6279   22.6772   23.1699

Перезаписать объект EVM, где результат усредняется по символам OFDM. Измерьте EVM. Существует 21 запись, соответствующая каждой из 21 поднесущих.

evm = comm.EVM('AveragingDimensions',2);
rmsEVM = evm(demodSig,modSig)

rmsEVM = 21×1

   28.8225
   17.8536
   18.6809
   20.8872
   22.3532
   24.7197
   30.1954
   33.4899
   36.2847
   21.4230
      ⋮

Измерьте EVM и среднее значение как по поднесущим, так и по символам OFDM.

evm = comm.EVM('AveragingDimensions',[1 2]);
rmsEVM = evm(demodSig,modSig)

rmsEVM = 24.2986

Постройте график изменения EVM для сигнала OFDM

Открыть скрипт

Вычислите и постройте график EVM сигнала OFDM. Сигнал состоит из двух пакетов, разделенных интервалом.

Создайте системные объекты для:

OFDM модулирует сигнал
Введите фазовый шум
Постройте график изменяющихся во времени сигналов

ofdmmod = comm.OFDMModulator('FFTLength',256,'NumSymbols',2);

pnoise = comm.PhaseNoise('Level',-60,'FrequencyOffset',20,'SampleRate',1000);

tscope = timescope('YLabel','EVM (%)','YLimits',[0 40], ...
    'SampleRate',1000,'TimeSpanSource','Property','TimeSpan',1.2, ...
    'ShowGrid',true);

Создайте объект EVM. Чтобы сгенерировать изменяющуюся во времени оценку EVM, установите AveragingDimensions свойство к 2.

evm = comm.EVM('MaximumEVMOutputPort',false, ...
    'ReferenceSignalSource','Input port', ...
    'AveragingDimensions',2);

Определите размерности входных данных модулятора OFDM.

modDims = info(ofdmmod)

modDims = 

  struct with fields:

    DataInputSize: [245 2]
       OutputSize: [544 1]

Создайте случайные данные с модуляцией QPSK для первого пакета. Примените OFDM модуляцию.

data = randi([0 3],modDims.DataInputSize);
qpskSig = pskmod(data,4,pi/4);
txSig1 = ofdmmod(qpskSig);

Создайте второй пакет данных.

data = randi([0 3],modDims.DataInputSize);
qpskSig = pskmod(data,4,pi/4);
txSig2 = ofdmmod(qpskSig);

Конкатенируйте эти два пакета и включите интервал, в котором ничего не передается.

txSig = [txSig1; zeros(112,1); txSig2];

Примените амплитуду I/Q и разбаланс фазы к переданному сигналу.

rxSigIQimb = iqimbal(txSig,2,5);

Примените фазовый шум.

rxSig = pnoise(rxSigIQimb);

Измерьте EVM принятого сигнала и постройте график его изменяющегося во времени EVM.

e = evm(txSig,rxSig);
tscope(e)

Алгоритмы

Блок EVM и объект EVM обеспечивают три метода нормализации. Можно нормировать измерения в соответствии со средней степенью опорного сигнала, средней степенью созвездия или пиковой степенью созвездия. Одним из таких методов нормализации являются различные промышленные стандарты.

Блок или объект вычисляет значение EVM RMS по-разному для каждого метода нормализации.

Метод нормализации EVM	Алгоритм
Опорный сигнал	$E V M_{R M S} = \sqrt{\frac{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (e_{k})}{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (I_{k}^{2} + Q_{k}^{2})}} * 100$
Средняя степень	${EVM}_{RMS} (%) = 100 \sqrt{\frac{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (e_{k})}{P_{avg}}}$
Пиковая степень	${EVM}_{RMS} (%) = 100 \sqrt{\frac{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (e_{k})}{P_{max}}}$

Метод нормализации EVM

Алгоритм

Опорный сигнал

$E V M_{R M S} = \sqrt{\frac{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (e_{k})}{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (I_{k}^{2} + Q_{k}^{2})}} * 100$

Средняя степень

${EVM}_{RMS} (%) = 100 \sqrt{\frac{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (e_{k})}{P_{avg}}}$

Пиковая степень

${EVM}_{RMS} (%) = 100 \sqrt{\frac{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (e_{k})}{P_{max}}}$

Где:

_ek = $e_{k} = {(I_{k} - {\tilde{I}}_{k})}^{2} + {(Q_{k} - {\tilde{Q}}_{k})}^{2}$
_Ik = Синфазное измерение k-го символа в пакете
_Qk = Квадратурное измерение фазы k-го символа в пакете
N = Вход длины вектора
_Pavg = Значение для Average constellation power
_Pmax = Значение для Peak constellation power
_Ik и _Qk представляют идеальные (ссылочные) значения. ${\tilde{I}}_{k}$ и ${\tilde{Q}}_{k}$ представление измеренных (принятых) символов.

max EVM является максимальным значением EVM в системе координат или ${EVM}_{max} = \underset{k \in [1, ..., N]}{макс.} {{EVM}_{k}},$ где k - k-й символ в пакете N длины .

Определение для _EVMk изменяется в зависимости от того, какой метод нормализации вы выбираете для вычисления измерений. Блок или объект поддерживает эти алгоритмы.

Нормализация EVM	Алгоритм
Опорный сигнал	$E V M_{k} = \sqrt{\frac{e_{k}}{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (I_{k}^{2} + Q_{k}^{2})}} * 100$
Средняя степень	${EVM}_{k} = 100 \sqrt{\frac{e_{k}}{P_{avg}}}$
Пиковая степень	${EVM}_{k} = 100 \sqrt{\frac{e_{k}}{P_{max}}}$

Нормализация EVM

Алгоритм

Опорный сигнал

$E V M_{k} = \sqrt{\frac{e_{k}}{\frac{1}{N} \sum_{k = 1}^{N} (I_{k}^{2} + Q_{k}^{2})}} * 100$

Средняя степень

${EVM}_{k} = 100 \sqrt{\frac{e_{k}}{P_{avg}}}$

Пиковая степень

${EVM}_{k} = 100 \sqrt{\frac{e_{k}}{P_{max}}}$

Блок или объект вычисляет X -percentile EVM путем создания гистограммы всех входящих значений _EVMk. Этот выход предоставляет значение EVM, ниже которого падают X% значений EVM.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

См. также

comm.ACPR | comm.CCDF | comm.MER

Введенный в R2012a

Документация

comm.EVM

Описание

Конструкция

Свойства

Методы

Примеры

Измерение EVM шумного 16-QAM модулированного сигнала

Оценка полученной EVM

Измерьте EVM с помощью ссылочного созвездия

Измерьте EVM с помощью пользовательского интервала измерения

Измерьте EVM через различные размерности

Постройте график изменения EVM для сигнала OFDM

Алгоритмы

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Документация Communications Toolbox

Поддержка

Документация

comm.EVM

Описание

Конструкция

Свойства

Методы

Примеры

Измерение EVM шумного 16-QAM модулированного сигнала

Оценка полученной EVM

Измерьте EVM с помощью ссылочного созвездия

Измерьте EVM с помощью пользовательского интервала измерения

Измерьте EVM через различные размерности

Постройте график изменения EVM для сигнала OFDM

Алгоритмы

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Документация Communications Toolbox

Поддержка

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®