comm.AWGNChannel

awgnchan = comm.AWGNChannel は、加法性ホワイトガウスノイズ (AWGN) チャネル System object™ awgnchan を作成します。このオブジェクトは、次に、実数または複素数入力信号にホワイトガウスノイズを付加します。

awgnchan = comm.AWGNChannel(Name,Value) は、Name で指定されたプロパティを Value で指定された値に設定して、AWGN チャネルオブジェクト awgnchan を作成します。(Name1,Value1,...,NameN,ValueN) のように、追加の名前と値のペアの引数を任意の順番で指定できます。

プロパティ

特に指定がない限り、プロパティは "調整不可能" です。つまり、オブジェクトの呼び出し後に値を変更することはできません。オブジェクトは呼び出すとロックされ、ロックを解除するには関数 release を使用します。

プロパティが "調整可能" の場合、その値をいつでも変更できます。

プロパティ値の変更の詳細については、System object を使用した MATLAB でのシステム設計を参照してください。

`NoiseMethod` — ノイズレベルの方式
`'Signal to noise ratio (Eb/No)'` (既定値) | `'Signal to noise ratio (Es/No)'` | `'Signal to noise ratio (SNR)'` | `'Variance'`

ノイズレベルの方式。'Signal to noise ratio (Eb/No)'、'Signal to noise ratio (Es/No)'、'Signal to noise ratio (SNR)'、または 'Variance' として指定します。詳細については、Eb/No、Es/No、および SNR モードの間の関係と分散の直接指定または間接指定を参照してください。

データ型: char

`EbNo` — ノイズパワースペクトル密度に対する 1 ビットあたりのエネルギーの比
`10` (既定値) | スカラー | 行ベクトル

ノイズパワースペクトル密度 (Eb/No) に対する、ビットあたりのエネルギーの比 (dB 単位)。スカラーまたは 1 行 N_C 列のベクトルで指定します。N_C は、チャネル数です。

調整可能: Yes

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Signal to noise ratio (Eb/No)' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`EsNo` — ノイズパワースペクトル密度に対するシンボルあたりのエネルギーの比
`10` (既定値) | スカラー | 行ベクトル

ノイズパワースペクトル密度 (Es/No) に対する、シンボルあたりのエネルギーの比 (dB 単位)。スカラーまたは 1 行 N_C 列のベクトルで指定します。N_C は、チャネル数です。

調整可能: Yes

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Signal to noise ratio (Es/No)' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`SNR` — 信号強度のノイズパワーに対する割合
`10` (既定値) | スカラー | 行ベクトル

ノイズパワーに対する信号強度の比 (dB 単位)。スカラーまたは 1 行 N_C 列のベクトルで指定します。N_C は、チャネル数です。

調整可能: Yes

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Signal to noise ratio (SNR)' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`BitsPerSymbol` — シンボルあたりのビット数
`1` (既定値) | 正の整数

シンボルあたりのビット数。正の整数として指定します。

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Signal to noise ratio (Eb/No)' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`SignalPower` — 入力信号強度
`1` (既定値) | 正のスカラー | 行ベクトル

ワット単位の入力信号強度。正のスカラーまたは 1 行 N_C 列のベクトルとして指定します。N_C は、チャネル数です。オブジェクトは 1 Ω の公称インピーダンスを想定しています。

調整可能: Yes

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Signal to noise ratio (Eb/No)'、'Signal to noise ratio (Es/No)' または 'Signal to noise ratio (SNR)' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`SamplesPerSymbol` — シンボルあたりのサンプル数
`1` (既定値) | 正の整数 | 行ベクトル

シンボルあたりのサンプル数。正の整数または 1 行 N_C 列のベクトルとして指定します。N_C は、チャネル数です。

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Signal to noise ratio (Eb/No)'、または 'Signal to noise ratio (Es/No)' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`VarianceSource` — ノイズ分散のソース
`'Property'` (既定値) | `'Input port'`

ノイズ分散のソース。'Property' または 'Input port' として指定します。

VarianceSource を 'Property' に設定する場合は、Variance プロパティを使用してノイズ分散値を指定します。
VarianceSource を 'Input port' に設定する場合は、関数として呼び出す場合にオブジェクトへの入力を使用して、ノイズ分散値を指定します。

詳細については、分散の直接指定または間接指定を参照してください。

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Variance' である場合に適用されます。

データ型: char

`Variance` — ホワイトガウスノイズの分散
`1` (既定値) | 正のスカラー | 行ベクトル

ホワイトガウスノイズの分散。正のスカラーまたは 1 行 N_C 列のベクトルとして指定します。N_C は、チャネル数です。

調整可能: Yes

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Variance'、および VarianceSource が 'Property' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

`RandomStream` — 乱数ストリームのソース
`'Global stream'` (既定値) | `'mt19937ar with seed'`

乱数ストリームのソース。'Global stream' または 'mt19937ar with seed' として指定します。

RandomStream を 'Global stream' に設定すると、このオブジェクトは MATLAB^® の既定の乱数ストリームを使用して乱数を生成します。このオブジェクトを使用して再現性のある数を生成するため、MATLAB の既定の乱数ストリームをリセットすることができます。reset(RandStream.getGlobalStream) などのようにします。詳細については、RandStream を参照してください。
RandomStream を 'mt19937ar with seed' に設定すると、正規分布の乱数発生にオブジェクトで mt19937ar アルゴリズムが使用されます。この場合、reset 関数を呼び出すと、オブジェクトにより乱数ストリームが Seed プロパティの値に再初期化されます。このオブジェクトをリセットすることで、再現性のある数を生成できます。

複素数入力信号の場合、オブジェクトは、次のようにランダムデータを作成します。

noise = randn(N_S,N_C)+1i(randn(N_S,N_C))

N_S は、サンプルの数です。N_C は、チャネルの数です。

依存関係

このプロパティは、NoiseMethod が 'Variance' に設定されている場合に適用されます。

データ型: char

`Seed` — 初期シード
`67` (既定値) | 非負の整数

mt19937ar 乱数ストリームの初期シード。非負の整数で指定します。関数 reset を呼び出すたびに、オブジェクトにより mt19937ar 乱数ストリームが Seed の値に再初期化されます。

依存関係

このプロパティは、RandomStream が 'mt19937ar with seed' に設定されている場合に適用されます。

データ型: double

使用法

構文

outsignal = awgnchan(insignal)

outsignal = awgnchan(insignal,var)

説明

outsignal = awgnchan(insignal) は、入力信号に対して、awgnchan として指定されたホワイトガウスノイズを付加します。結果は、outsignal に返されます。

outsignal = awgnchan(insignal,var) は、ホワイトガウスノイズの分散を指定します。この構文は、NoiseMethod を 'Variance'、および VarianceSource を 'Input port' に設定した場合に適用されます。

次に例を示します。

awgnchan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance', ...
     'VarianceSource','Input port');
var = 12;
...
outsignal = awgnchan(insignal,var);

入力引数

`insignal` — 入力信号
スカラー | ベクトル | 行列

入力信号。スカラー、N_S 要素のベクトルまたは N_S 行 N_C 列の行列として指定します。N_S は、サンプルの数です。N_C は、チャネルの数です。

データ型: double
複素数のサポート: あり

`var` — 加法性ホワイトガウスノイズの分散
正のスカラー | 行ベクトル

加法性ホワイトガウスノイズの分散。正のスカラーまたは 1 行 N_C 列のベクトルとして指定します。N_C は、チャネル数です。これは、入力信号行列の列数で決まります。

出力引数

`outsignal` — 出力信号
行列

出力信号。insignal と同じ次元で返されます。

オブジェクト関数

オブジェクト関数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、obj という名前の System object のシステムリソースを解放するには、次の構文を使用します。

release(obj)

すべての System object に共通

`step`	System object のアルゴリズムの実行
`release`	リソースを解放し、System object のプロパティ値と入力特性の変更を可能にします。
`reset`	System object の内部状態のリセット

例

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AWGN チャネル System object の作成

既定の構成を使用して、AWGN チャネル System object を作成します。このチャネルを通して信号データを渡します。

AWGN チャネルオブジェクトと信号データを作成します。

awgnchan = comm.AWGNChannel;
insignal = randi([0 1],100,1);

チャネルを通して、入力信号を送信します。

outsignal = awgnchan(insignal);

8-PSK 信号へのホワイトガウスノイズの付加

8–PSK 信号を変調してホワイトガウスノイズを付加した後、信号をプロットしてノイズの影響を可視化します。

信号を変調します。

modData = pskmod(randi([0 7],2000,1),8);

加法性ホワイトガウスノイズ (AWGN) チャネルを通じて信号を渡して、変調された信号にホワイトガウスノイズを付加します。

channel = comm.AWGNChannel('EbNo',20,'BitsPerSymbol',3);

AWGN チャネルを通して信号を送信します。

channelOutput = channel(modData);

ノイズのないデータとノイズのあるデータを散布図にプロットし、ノイズの影響を可視化します。

scatterplot(modData)

Figure Scatter Plot contains an axes object. The axes object with title Scatter plot, xlabel In-Phase, ylabel Quadrature contains a line object which displays its values using only markers. This object represents Channel 1.

scatterplot(channelOutput)

EbNo プロパティを 10 dB に変更してノイズを増やします。

channel.EbNo = 10;

変調データを AWGN チャネルを介して渡します。

channelOutput = channel(modData);

チャネル出力をプロットします。増加したノイズの影響が分かります。

scatterplot(channelOutput)

チャネル数変更時の信号の処理

単一チャネルおよびマルチチャネルの信号を AWGN チャネル System object™ を経由して渡します。

単一チャネル入力用に Eb/No 比を設定した AWGN チャネル System object を作成します。この場合、EbNo プロパティはスカラーです。

channel = comm.AWGNChannel('EbNo',15);

ランダムデータを生成して QPSK 変調を適用します。

data = randi([0 3],1000,1);
modData = pskmod(data,4,pi/4);

変調データを AWGN チャネルを介して渡します。

rxSig = channel(modData);

ノイズの多いコンスタレーションをプロットします。

scatterplot(rxSig)

2 チャネルの入力データを生成して QPSK 変調を適用します。

data = randi([0 3],2000,2);
modData = pskmod(data,4,pi/4);

変調データを AWGN チャネルを介して渡します。

rxSig = channel(modData);

ノイズの多いコンスタレーションをプロットします。rxSig では、各チャネルは単一の列として表されます。プロットはほとんど同一です。これは、どちらのチャネルにも同じ Eb/No の値が適用されているためです。

scatterplot(rxSig(:,1))
title('First Channel')

Figure Scatter Plot contains an axes object. The axes object with title First Channel, xlabel In-Phase, ylabel Quadrature contains a line object which displays its values using only markers. This object represents Channel 1.

scatterplot(rxSig(:,2))
title('Second Channel')

Figure Scatter Plot contains an axes object. The axes object with title Second Channel, xlabel In-Phase, ylabel Quadrature contains a line object which displays its values using only markers. This object represents Channel 1.

AWGN チャネルオブジェクトを変更して、別の Eb/No の値を各チャネルに適用します。異なる値を適用するには、EbNo プロパティを 1 行 2 列のベクトルに設定します。EbNo プロパティの次元を変更する場合、AWGN チャネルオブジェクトを解放しなければなりません。

release(channel)
channel.EbNo = [10 20];

データを AWGN チャネルを経由して渡します。

rxSig = channel(modData);

ノイズの多いコンスタレーションをプロットします。最初のチャネルは Eb/No の値が低いため、ノイズがかなり多くなります。

scatterplot(rxSig(:,1))
title('First Channel')

scatterplot(rxSig(:,2))
title('Second Channel')

ノイズ分散入力端子を使用して AWGN を追加

ノイズ分散を、現在の信号入力のチャネル数と等しい長さのスカラーまたは行ベクトルとして適用します。

NoiseMethod プロパティを 'Variance' に設定し、VarianceSource プロパティを 'Input port' に設定して、AWGN チャネル System object™ を作成します。

channel = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance', ...
'VarianceSource','Input port');

2 つのチャネルに対してランダムデータを生成して、16-QAM 変調を適用します。

data = randi([0 15],10000,2);
txSig = qammod(data,16);

変調データを AWGN チャネルを介して渡します。AWGN チャネルオブジェクトは 2 つのチャネルからのデータを処理します。分散入力は 1 行 2 列のベクトルです。

rxSig = channel(txSig,[0.01 0.1]);

2 つのチャネルのコンスタレーションダイアグラムをプロットします。2 番目の信号は、分散値が他方の 10 倍であるためノイズが多くなっています。

scatterplot(rxSig(:,1))

scatterplot(rxSig(:,2))

ノイズ分散の入力をスカラーにして手順を繰り返します。どちらのチャネルにも同じ分散が適用されます。コンスタレーションダイアグラムはほぼ同一です。

rxSig = channel(txSig,0.2);
scatterplot(rxSig(:,1))

scatterplot(rxSig(:,2))

反復性のための乱数シードの設定

シードを指定する乱数ストリームを使用する場合は、シードを指定して同じ出力を生成します。

AWGN チャネル System object™ を作成します。NoiseMethod プロパティを 'Variance' に、RandomStream プロパティを 'mt19937ar with seed' に、Seed プロパティを 99 に設定します。

channel = comm.AWGNChannel( ...
    'NoiseMethod','Variance', ...
    'RandomStream','mt19937ar with seed', ...
    'Seed',99);

データを AWGN チャネルを経由して渡します。

y1 = channel(zeros(8,1));

もう 1 つ、すべてがゼロのベクトルをチャネルを経由して渡します。

y2 = channel(zeros(8,1));

関数の呼び出し間でシードが変化するため、出力が異なります。

isequal(y1,y2)

ans = logical
   0

関数 reset を呼び出して、AWGN チャネルオブジェクトをリセットします。ランダムデータストリームが初期シードの 99 にリセットされます。

reset(channel);

すべてがゼロのベクトルを AWGN チャネルを経由して渡します。

y3 = channel(zeros(8,1));

2 つの信号が同一であることを確認します。

isequal(y1,y3)

ans = logical
   1

アルゴリズム