comm.RayleighChannel
滤波器输入信号经过多径瑞利衰落信道
描述
的comm.RayleighChannel系统对象™过滤器一个输入信号经过多径瑞利衰落信道。衰落模型处理的更多信息,请参阅方法模拟多径衰落信道。
过滤输入信号使用多径瑞利衰落信道:
创建
comm.RayleighChannel对象并设置其属性。调用对象的参数,就好像它是一个函数。
了解更多关于系统对象是如何工作的,看到的系统对象是什么?。
创建
描述
rayleighchan= comm.RayleighChannel
rayleighchan= comm.RayleighChannel(名称,值)comm.RayleighChannel ('设置输入信号采样率为2。SampleRate',2)
属性
使用
描述
输入参数
输出参数
对象的功能
使用一个目标函数,指定系统对象作为第一个输入参数。例如,释放系统资源的系统对象命名obj使用这个语法:
发行版(obj)
例子
产生相同的瑞利信道输出使用两个随机数生成方法
这个例子展示了如何产生相同的多径瑞利衰落信道响应通过使用两个不同的随机数生成方法。多径瑞利衰落信道系统对象™包括随机数生成的两种方法。您可以使用当前全球流或mt19937ar算法与指定的种子。通过与全球流交互、系统对象可以从这两个方法产生相同的输出。
创建一个相移键控调制系统对象来调节随机生成的数据。
pskModulator = comm.PSKModulator;channelInput = pskModulator (randi ([0 pskModulator.ModulationOrder-1], 1024 1));
创建一个多径瑞利衰落信道的系统对象,指定随机数生成方法my19937ar算法和随机数种子22。
rayleighchan = comm.RayleighChannel (…“SampleRate”,10 e3,…“PathDelays”1.5[0]的军医,…“AveragePathGains”3 [2],…“NormalizePathGains”,真的,…“MaximumDopplerShift”30岁的…“DopplerSpectrum”{多普勒(“高斯”0.6)、多普勒(“平”)},…“RandomStream”,“与种子mt19937ar”,…“种子”,22岁,…“PathGainsOutputPort”,真正的);
过滤调制数据利用多径瑞利衰落信道系统对象。
[chanOut1, pathGains1] = rayleighchan (channelInput);
设置系统对象使用全球流随机数生成。
释放(rayleighchan);rayleighchan。RandomStream=“全球流”;
设置全局流有相同的种子,当创建指定多径瑞利衰落信道的系统对象。
rng (22)
滤波器调制数据利用多径瑞利衰落信道系统对象。
[chanOut2, pathGains2] = rayleighchan (channelInput);
验证通道和路径增益输出的两个方法都是相同的。
isequal (chanOut1 chanOut2)
ans =逻辑1
isequal (pathGains1 pathGains2)
ans =逻辑1
显示脉冲和多径瑞利衰落信道的频率响应
这个例子展示了如何创建一个频率选择多径瑞利衰落信道系统对象和显示它的冲动和频率响应。
设置采样率为3.84 MHz。指定路径延迟和收益通过ITU行人B通道配置。设置最大的多普勒频移至50赫兹。
fs = 3.84 e6;%赫兹pathDelays = [0 200 800 1200 2300 3700] * 1 e-9;%交会avgPathGains = [0 8 -0.9 - -4.9 -7.8 - -23.9];% dBfD = 50;%赫兹
创建一个多径瑞利衰落信道系统对象通过使用前面定义的属性和形象化的脉冲响应和频率响应图。
rayleighchan = comm.RayleighChannel (“SampleRate”fs,…“PathDelays”pathDelays,…“AveragePathGains”avgPathGains,…“MaximumDopplerShift”fD,…“可视化”,冲动和频率响应);
生成随机二进制数据,通过多径瑞利衰落信道。脉冲响应图允许您识别单个路径和相应的滤波器系数。的频率响应图显示了频率选择特性ITU行人通道。
x =兰迪([0,1],1000,1);y = rayleighchan (x);
多径瑞利衰落信道模型通过使用Sum-of-Sinusoids技术
中的示例展示了信道状态是如何维护情况下,数据是间断地传播。创建一个多径瑞利衰落信道系统对象,通过使用sum-of-sinusoids技术传递数据。
设置通道属性。
fs = 1000;%采样率(赫兹)pathDelays = [0 2.5 e - 3];%路径延迟(s)pathPower = [0 6];%路径功率(dB)fD = 5;%最大的多普勒频移(赫兹)ns = 1000;%的样本数量nsdel = 100;%延迟路径的样本数量
定义整个模拟时间和三个部分的数据传输。在这种情况下,信道模拟为1 s 1000 Hz采样率。一个1000 -样本连续传输数据序列在时间为0。三100 -示例数据包传输在乘以0.1 s, 0.4,和0.7 s,分别。
0 = 0.0;奖金= 0.1;拽着= 0.4;版本= 0.7;t0 = (0: ns-1) / fs;% 0传播t1 =奖金+ (0:nsdel-1) / fs;%传输1t2 =拽着+ (0:nsdel-1) / fs;%传输2t3 =版本+ (0:nsdel-1) / fs;%传输3
生成随机二进制数据对应于前面定义的时间间隔。
d0 =兰迪([0,1],ns, 1);d1 =兰迪([0 1]nsdel 1);d2 =兰迪([0 1]nsdel 1);d3 =兰迪([0 1]nsdel 1);
创建一个frequency-flat多径瑞利衰落系统对象,指定sum-of-sinusoids衰落技术。这结果可以重复,指定一个种子值。使用默认的InitialTime属性设置,这样衰落信道将模拟时间0。使收益输出的路径。
rayleighchan1 = comm.RayleighChannel (“SampleRate”fs,…“MaximumDopplerShift”5,…“RandomStream”,“与种子mt19937ar”,…“种子”,17岁,…“FadingTechnique”,正弦信号的总和,…“PathGainsOutputPort”,真正的);
创建一个克隆多径瑞利衰落信道的系统对象。设置初始时间的来源,以便衰落信道补偿时间可以指定作为输入参数在使用系统对象。
rayleighchan2 =克隆(rayleighchan1);rayleighchan2。InitialTime年代ource =输入端口的;
通过随机二进制数据通过第一个多径瑞利衰落信道系统对象,rayleighchan1。数据传输所有1000个样品的时间。对于这个例子,只需要复杂的路径获得。
[~,pg0] = rayleighchan1 (d0);
随机数据通过第二多径瑞利衰落信道系统对象,rayleighchan2,初始时间偏移量作为输入参数提供。
[~,pg1] = rayleighchan2 (d1,奖金);[~,pg2] = rayleighchan2 (d2,拽着);[~,pg3] = rayleighchan2 (d3,版本);
比较样本的数量处理的两个渠道使用信息对象的功能。的rayleighchan1对象处理1000个样本,rayleighchan2对象只处理300个样本。
G = info (rayleighchan1);H = info (rayleighchan2);(G。NumSamplesProcessed H.NumSamplesProcessed]
ans =1×21000 300
收益的路径转换成分贝。
pathGain0 = 20 * log10 (abs (pg0));pathGain1 = 20 * log10 (abs (pg1));pathGain2 = 20 * log10 (abs (pg2));pathGain3 = 20 * log10 (abs (pg3));
画出路径获得连续和不连续的情况。三个部分的收益匹配连续情况下的增益。的对齐两个强调了sum-of-sinusoids技术是适合通过数据的仿真,由于信道特性保持即使数据不会传播。
情节(t0、pathGain0“r——”)举行在情节(t1, pathGain1,“b”)情节(t2, pathGain2“b”)情节(t3、pathGain3“b”)网格包含(的时间(秒))ylabel (“路径增益(dB)”)传说(“连续”,“不连续”,“位置”,“西北”)标题(“连续和不连续传输路径增益”)
使用信息方法繁殖多径瑞利衰落信道响应
这个例子展示了如何使用ChannelFilterCoefficients属性返回的信息对象的函数comm.RayleighChannel系统对象复制多径瑞利衰落信道的输出多个帧。
创建一个多径瑞利衰落信道的系统对象,定义两个路径并指定数据通过英吉利海峡。
rayleighchan = comm.RayleighChannel (“SampleRate”,1000,“PathDelays”[0 1.5 e - 3),…“AveragePathGains”[0 3],“PathGainsOutputPort”,真正的)
rayleighchan = comm.RayleighChannel属性:SampleRate: 1000 PathDelays: 0.0015 [0] AveragePathGains: [0 3] NormalizePathGains:真正的MaximumDopplerShift: 1.0000 e 03 DopplerSpectrum: [1 x1 struct]显示所有属性
data =兰迪([0,1],600,1);
通过通道传递数据。分配ChannelFilterCoefficients属性值的变量多项式系数。在一个for循环,计算分数延迟路径延迟的位置存储在输入信号多项式系数应用收益的路径,和所有路径的结果。比较多径瑞利衰落信道的输出系统对象(chanout1)输出使用路径收益和复制ChannelFilterCoefficients多径瑞利衰落信道系统的属性对象(chanout2)。
chaninfo = info (rayleighchan);多项式系数= chaninfo.ChannelFilterCoefficients;Np =长度(rayleighchan.PathDelays);状态= 0(大小(多项式系数,2)1、大小(多项式系数,1));nFrames = 10;chkChan = 0 (nFrames, 1);为jj = 1: nFrames data =兰迪([0,1],600,1);[chanout1, pg] = rayleighchan(数据);fracdelaydata = 0(大小(数据,1),Np);%计算分数延迟输入信号。为2 = 1:Np (fracdelaydata(:,(二),状态(:,(二)]=…过滤器(多项式系数(ii):), 1,数据状态(:,ii));结束%应用路径收益和所有路径的结果。比较%通道输出,chanout1 chanout2。chanout2 =总和(pg . * fracdelaydata 2);chkChan (jj) = isequal (chanout1 chanout2);结束chkChan”
ans =1×101 1 1 1 1 1 1 1 1 1
验证收益自相关瑞利信道的路径
验证路径的自相关瑞利信道增益输出系统对象是一个贝塞尔函数。基于[1]中的结果和附录A[2],我们知道,当路径增益的自相关输出是一个贝塞尔函数,和多普勒频谱Jakes-shaped。
初始化仿真参数。
Rsym = 9600;%输入信号符号速率(符号/秒)sps = 10;%每个输入的样本数量的象征Fs = sps * Rsym;%输入信号采样频率(样本/秒)Ts = 1 / f;%输入信号采样周期(秒)numsym = 1 e6;%的总数输入符号来模拟numsamp = numsym * sps;%的通道来模拟样品总数fd = 100;%最大的多普勒频移(赫兹)num_acsamp = 5000;%的样本自协方差的计算复杂的衰落过程numtx = 1;%的发送天线数量numrx = 1;%的接收天线numsin = 48;%的正弦曲线frameLen = 10000;numFrames = numsamp / frameLen;
配置一个瑞利信道系统对象。
陈= comm.RayleighChannel (“FadingTechnique”,正弦信号的总和,…“NumSinusoids”numsin,“RandomStream”,“与种子mt19937ar”,…“PathDelays”0,“AveragePathGains”0,“SampleRate”Fs,…“MaximumDopplerShift”fd,“PathGainsOutputPort”,真正的);
DPSK调制应用于随机比特流。
tx =兰迪([0,1],numsamp numtx);%随机比特流dpskSig = dpskmod (tx, 2);% DPSK信号
调制信号穿过英吉利海峡。
outsig = 0 (numsamp numrx);pg_rx = 0 (numsamp numrx numtx);为frmNum = 1: numFrames [outsig ((1: frameLen) + (frmNum-1) * frameLen:), pathGains] =陈(dpskSig ((1: frameLen) + (frmNum-1) * frameLen:));为i = 1: numrx pg_rx ((1: frameLen) + (frmNum-1) * frameLen我:)= pathGains(::,:,我);结束结束
使用通道路径收益收到每个天线,计算每个收发两用的衰落过程的自协方差的道路。
autocov = 0 (frameLen + 1, numrx numtx);autocov_normalized_real = 0 (num_acsamp + 1, numrx numtx);autocov_normalized_imag = 0 (num_acsamp + 1, numrx numtx);为我= 1:numrx%计算自协方差的模拟复杂的衰落过程为j = 1: numtx autocov (:, i, j) = xcov (pg_rx (:, i, j), num_acsamp);归一化自协方差%真实的一部分真正autocov_normalized_real (:, i, j) = (autocov (num_acsamp + 1:最后,我,j) / autocov (num_acsamp + 1, i, j));%的虚部规范化自协方差autocov_normalized_imag (:, i, j) =图像放大(autocov (num_acsamp + 1:最后,我,j) / autocov (num_acsamp + 1, i, j));结束结束
使用besselj计算复杂的衰落过程的理论自协方差函数。
存款准备金率= 0 (1,num_acsamp + 1);为n = 1:1:存款准备金率num_acsamp + 1 (n) = besselj(0, 2 *π* fd * (n - 1) * Ts);结束Rrr_normalized =存款准备金率/存款准备金率(1);
显示自协方差比较结果从瑞利信道系统对象和besselj函数。
次要情节(2,1,1)情节(autocov_normalized_real,“b -”)举行在情节(Rrr_normalized的r -)举行从传奇(“使用comm.RayleighChannel”,使用第一类贝塞尔函数的)标题(“真正的瑞利过程的一部分的自协方差”次要情节(2,1,2)情节(autocov_normalized_imag)传说(“使用comm.RayleighChannel”)标题(瑞利过程的虚部的自协方差)
计算均方误差。
act_mse_real = ((autocov_normalized_real-repmat (Rrr_normalized。', 1, numrx, numtx)) ^ 2, 1) /尺寸(autocov_normalized_real, 1)
act_mse_real = 7.0043 e-08
act_mse_imag =总和((autocov_normalized_imag-0)。^ 2, 1) /尺寸(autocov_normalized_imag, 1)
act_mse_imag = 4.1064 e-07
引用
1。影响,P。,G.E. Bottomley, and T. Croft. “Jakes Fading Model Revisited.”电子信件29日,没有。13 (1993):1162。https://doi.org/10.1049/el: 19930777。
2。Patzold,马蒂亚斯。移动衰落信道。英国奇切斯特:约翰威利& Sons,有限公司,2002年版。https://doi.org/10.1002/0470847808。
更多关于
渠道可视化
的comm.RayleighChannel系统对象使信道脉冲响应的可视化,频率响应和多普勒频谱。
请注意
显示指定路径,获得位置的差异可高达5%的输入样本的时间。
可视化显示的速度控制的组合
SamplesToDisplay财产和播放>减少更新来提高性能菜单项的范围。减少样本的百分比来显示和使减少更新可以加速的渲染可视化范围。可视化范围手动关闭后,调用系统对象执行速度正常。
代码生成时,才可用
可视化属性设置为“关闭”。
脉冲响应
脉冲响应范围显示路径,通道滤波器系数,和插值路径收益。收益的路径发生在时间实例对应于指定的PathDelays财产和可能不符合输入采样时间。通道滤波器系数是用来模拟通道。他们从收益和实际路径插值与输入采样时间。在情况下,收益的路径与采样时间,收益的路径重叠滤波器系数。Sinc插值是用来连接通道滤波器系数,显示为插值路径收益。这些点显示为目的,而不是用于后续通道过滤。平坦衰落信道(路径),sinc插值曲线是不显示。对于所有脉冲响应图,框架和样本数量显示在左上角的范围。
脉冲响应图股票的工具栏和菜单一样dsp.ArrayPlot系统对象。
当指定的路径获得结合采样率,收益和通道滤波器系数的路径重叠。在这个图脉冲响应显示路径重叠滤波器系数。
如果指定的路径收益与采样率不一致,收益的路径和通道滤波器系数不重叠。在这个图中,滤波器系数是均匀分布的。收益的路径与通道滤波器系数不重叠,因为路径收益与采样率不一致。
这个图显示了frequency-flat通道脉冲响应。在这种情况下,收益不显示插值路径。
频率响应
频率响应范围显示多径瑞利衰落信道的频谱通过离散傅里叶变换的通道滤波器系数。频率响应图工具栏和菜单一样dsp.SpectrumAnalyzer系统对象。
y轴情节的基础上计算的局限性NormalizePathGains和AveragePathGains的属性comm.RayleighChannel系统对象。
这个表显示其他选择的默认范围设置。这些设置可以改变默认值使用视图>光谱设置菜单。
| 光谱设置 | 价值 |
|---|---|
| 主要选项>类型 |
|
| 主要选项>窗口长度 | 通道滤波器长度 |
| 主要选项>NFFT |
|
| 窗口选项>窗口 |
|
| 跟踪选项>单位 |
|
这个图显示了频率选择性信道的频率响应图。
多普勒频谱
多普勒频谱图显示了理论多普勒频谱和经验确定数据点。的理论数据显示为一条直线的情况下非静态的渠道和作为静态点通道。经验数据显示为*符号。更新经验阴谋之前,内部缓冲区必须完全注满过滤高斯样本。实证情节是光谱的移动平均计算从每个缓冲区。非静态的通道,输入样本的数量需要在下次更新显示在左上角的阴谋。样品需要的数量是一个函数的采样率和最大的多普勒频移。对于静态渠道,文本”重置衰落信道下更新”显示。
引用
[1]Oestges,克劳德和布鲁诺Clerckx。MIMO无线通信:从现实世界传播时空代码设计。第1版。波士顿,MA:爱思唯尔,2007年。
[2]科雷亚是路易斯·M。,和欧洲an Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research (Organization), eds.移动宽带多媒体网络:为4 g技术、模型和工具。第1版。阿姆斯特丹 ;波士顿:爱思唯尔/学术出版社,2006年。
[3]Kermoal,摩根大通,L. Schumacher, K.I. Pedersen, P.E. Mogensen, and F. Frederiksen. “A Stochastic MIMO Radio Channel Model with Experimental Validation.”IEEE在选定地区通讯》杂志上20日,没有。6(2002年8月):1211 - 26所示。https://doi.org/10.1109/JSAC.2002.801223。
[4]Jeruchim米歇尔•C。,Philip Balaban, and K. Sam Shanmugan.模拟通信系统。第二版。波士顿,MA:施普林格,2000年。
[5]Patzold, M。,Cheng-Xiang Wang, and B. Hogstad. “Two New Sum-of-Sinusoids-Based Methods for the Efficient Generation of Multiple Uncorrelated Rayleigh Fading Waveforms.”IEEE无线通信8,不。(2009年6月6日):3122 - 31所示。https://doi.org/10.1109/TWC.2009.080769。
