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AWGN Channel

ホワイト ガウス ノイズの入力信号への付加

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• Communications Toolbox / Channels

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説明

AWGN Channel ブロックは入力信号にホワイト ガウス ノイズを付加します。サンプル時間を入力信号から継承します。

端子

入力

In — 入力データの信号

ベクトル | 行列

入力信号。N_S 行 1 列のベクトルまたは N_S 行 N_C 列の行列として指定します。

N_S は、入力信号中のサンプルの数を示します。N_C は、チャネル数を示します。これは、入力信号行列の列数で決まります。N_S と N_C はどちらも 1 にできます。

このブロックで、長さ N_S のガウス ノイズがチャネルごとに異なる無作為の分布を使用して、それぞれの N_C チャネルに追加されます。

データ型: double | single
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 | 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、チャネル数を示します。これは、入力信号行列の列数で決まります。詳細については、分散の直接または間接指定を参照してください。

依存関係

この端子を有効にするには、モード, ModeモードMode を [Variance from port] に設定します。

データ型: double

出力

Out — 出力データの信号

ベクトル | 行列

AWGN チャネルの出力データ信号。ベクトルまたは行列として返されます。Out のデータ型および次元は、入力信号 In, InInIn と一致するデータ型および次元を出力します。

パラメーター

Initial seed — ノイズ ジェネレーター初期シード

67 (既定値) | 正のスカラー | ベクトル

ノイズ ジェネレーター初期シード。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。

このブロックは Random Source ブロックを使用してノイズを生成します。Ziggurat メソッド (V5 RANDN アルゴリズム) を使用して、乱数が生成されます。シミュレーションを再実行するたびにブロックは同じ初期シードを再利用するため、シミュレーションを実行するたびにこのブロックは同じ信号を出力します。

入力信号が複素数の場合、ブロックは、次のようにランダム データを作成します。

randData = randn(2*NS,NC) 
noise = randData(1:2:end) + 1i(randData(2:2:end))

N_S は、サンプルの数です。N_C は、チャネルの数です。

各 DLL ビルドに、異なるシード値を指定することもできます。

調整可能: Yes

モード — 分散モード

Signal to noise ratio (Eb/No) (既定値) | Signal to noise ratio (Es/No) | S/N 比 (SNR) | Variance from mask | Variance from port

分散モード。[Signal to noise ratio (Eb/No)]、[Signal to noise ratio (Es/No)]、[Signal to noise ratio (SNR)]、[Variance from mask]、または [Variance from port] として指定します。詳細は、Eb/No、Es/No、および SNR モード間の関係と分散の直接または間接指定を参照してください。

Eb/No (dB) — シンボルあたりの情報ビット エネルギーとノイズ パワー スペクトル密度の比

10 (既定値) | スカラー | ベクトル

ノイズ パワー スペクトル密度に対する、シンボルあたりの情報ビット エネルギーの比 (dB 単位)。スカラーまたはベクトルで指定します。情報ビット エネルギーは、チャネル符号化なしの振幅です。

調整可能: Yes

依存関係

このパラメーターを有効にするには、モード, ModeモードMode を Eb/No に設定します。

Es/No (dB) — シンボルあたりのシンボル ビット エネルギーとノイズ パワー スペクトル密度の比

10 (既定値) | スカラー | ベクトル

ノイズ パワー スペクトル密度に対する、シンボルあたりの情報シンボル ビット エネルギーの比 (dB 単位)。スカラーまたはベクトルで指定します。情報ビット エネルギーは、チャネル符号化なしの振幅です。

調整可能: Yes

依存関係

このパラメーターを有効にするには、モード, ModeモードMode を Es/No に設定します。

SNR (dB) — 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 | ベクトル

ノイズ パワーに対する信号強度の比 (dB 単位)。スカラーまたはベクトルで指定します。

調整可能: Yes

依存関係

このパラメーターを有効にするには、モード, ModeモードMode を SNR に設定します。

Number of bits per symbol — 各入力シンボルあたりのビット数

1 (既定値) | スカラー | ベクトル

各入力シンボルあたりのビット数。スカラーまたはベクトルとして指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、モード, ModeモードMode を Eb/No に設定します。

Input signal power, referenced to 1 ohm (watts) — 入力の平均二乗電力

1 (既定値) | スカラー | ベクトル

ワット単位の入力信号の平均二乗電力。スカラーまたはベクトルで指定します。

• [モード, ModeモードMode] が [Eb/No] または [Es/No] の場合、パラメーターは入力シンボルの平均二乗電力です。

• [Mode] が [SNR] の場合、このパラメーターは、入力サンプルの平均二乗電力です。

調整可能: Yes

依存関係

このパラメーターを有効にするには、Mode を Eb/No、Es/No、または SNR に設定します。

Symbol period (s) — 情報チャネルの持続時間

1 (既定値) | 正のスカラー | ベクトル

情報チャネル シンボルの持続時間 (秒単位)。正のスカラーまたはベクトルとして指定します。情報チャネルの持続時間は、チャネル符号化なしで測定されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、モード, ModeモードMode を Eb/No または Es/No に設定します。

Variance — ホワイト ガウス ノイズの分散

1 (既定値) | スカラー | ベクトル

ホワイト ガウス ノイズの分散。スカラーまたはベクトルとして指定します。詳細については、分散の直接または間接指定を参照してください。

調整可能: Yes

依存関係

このパラメーターを有効にするには、モード, ModeモードMode を Variance from mask に設定します。

モデルの例

Simulink での LLR と硬判定復調

このモデルでは、畳み込み符号化された通信リンクで、硬判定復調の代わりに対数尤度比 (LLR) を使用すると、BER 性能が向上することを示します。

ブロックの特性

データ型	double | single
多次元信号	なし
可変サイズの信号	なし

ヒント

• ノーマル モード、アクセラレータ モード、またはラピッド アクセラレータ モードでパラメーターを調整できます。

• 特に指定がない限り、パラメーターは "調整不可能" です。

  • 調整不可能なパラメーターについて Simulink^® Coder™ ラピッド シミュレーション (RSIM) ターゲットを使用して RSIM 実行可能ファイルを作成する場合、モデルを再コンパイルすることなく、それらの値を変更することはできません。

  • パラメーターが "調整可能" の場合、その値をいつでも変更できます。これは、異なる量のノイズでシミュレーションを複数回 (複数のコンピューターなどで) 実行するモンテ カルロ シミュレーションの場合に便利です。

アルゴリズム

Eb/No、Es/No、および SNR モード間の関係

符号化されていない複素数の入力信号の場合、AWGN Channel ブロックは次の式に従って、E_b/N_0、E_s/N₀、および SNR に関連します。

E_s/N₀ = (T_sym/T_samp) · SNR

E_s/N₀ = E_b/N₀ + 10log₁₀(k) in dB

• E_s は、ジュール単位の信号エネルギーを示します。

• E_b は、ジュール単位のビット エネルギーを示します。

• N₀ は、ノイズ パワー スペクトル密度 (watts/Hz) を示します。

• T_sym は、Es/No モードのブロックの Symbol period (s), Symbol period (s)Symbol period (s)Symbol period (s) パラメーターを示します。

• k は入力シンボルあたりの情報ビット数 Number of bits per symbol, Number of bits per symbolNumber of bits per symbolNumber of bits per symbol を示します。

• T_samp は、ブロックの継承されたサンプル時間 (秒) を示します。

実際の信号入力の場合、AWGN Channel ブロックは次の式に従って、E_s/N₀ および SNR に関連します。

E_s/N₀ = 0.5 (T_sym/T_samp) · SNR

メモ

• すべての電力値は公称インピーダンス 1 オームを想定しています。

• 実数のケースの式は 2 の係数による複素数のケースに対応する式とは異なることに注意してください。特に、オブジェクトは、実数の入力信号の場合は N₀/2 watts/Hz、複素信号の場合は N₀ watts/Hz のノイズ パワー スペクトル密度を使用します。

詳細については、AWGN チャネル ノイズ レベルを参照してください。

分散の直接または間接指定

AWGN Channel によって生成されるノイズの分散を直接指定するには、次のように モード, ModeモードMode を指定します。

• [Variance from mask]、この場合、ダイアログ ボックスで分散を指定します。値は正の値でなければなりません。

• [Variance from port]、この場合、分散をブロックの入力とします。分散入力は正の値でなければならず、サンプリング レートは入力信号のサンプリング レートと等しくなければなりません。

[Variance from mask] および [Variance from port] モードの場合:

• 分散がスカラー値の場合、すべての信号チャネルは無相関ですが、同じ分散を共有します。

• 分散が入力信号内のチャネル数と同じ長さのベクトルの場合、各要素は対応する信号チャネルの分散を表します。

  メモ

  AWGN Channel ブロックに複素数の入力信号を割り当てる場合、計算または指定された分散をもつ複素数で平均 0 のガウス ノイズが追加されます。複素数ノイズのそれぞれの直交成分の分散は計算または指定された値の半分です。

分散を間接的に指定する (ブロックで分散を計算する) には、次のように モード, ModeモードMode を指定します。

• [Signal to noise ratio (Eb/No)]、この場合ブロックはダイアログ ボックスで指定する次の数量から分散を計算します。

  • Eb/No (dB), Eb/No (dB)Eb/No (dB)Eb/No (dB) ビットあたりのエネルギーとノイズ パワー スペクトル密度の比率

  • Number of bits per symbol, Number of bits per symbolNumber of bits per symbolNumber of bits per symbol

  • Input signal power, referenced to 1 ohm (watts), Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)、ブロックの入力時のシンボルの実際の強度

  • Symbol period (s), Symbol period (s)Symbol period (s)Symbol period (s)

• [Signal to noise ratio (Es/No)]、この場合ブロックはダイアログ ボックスで指定する次の数量から分散を計算します。

  • Es/No (dB), Es/No (dB)Es/No (dB)Es/No (dB)、信号エネルギーとノイズ パワー スペクトル密度の比率

  • Input signal power, referenced to 1 ohm (watts), Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)、ブロックの入力時のシンボルの実際の強度

  • Symbol period (s), Symbol period (s)Symbol period (s)Symbol period (s)

• [Signal to noise ratio (SNR)]、この場合ブロックはダイアログ ボックスで指定する次の数量から分散を計算します。

  • SNR (dB), SNR (dB)SNR (dB)SNR (dB)、信号強度のノイズ パワーに対する割合

  • Input signal power, referenced to 1 ohm (watts), Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)Input signal power, referenced to 1 ohm (watts)、ブロックの入力時のサンプルの実際の強度

AWGN Channel ブロックでシンボル周期を変更すると、サンプルごとに加えられるノイズの分散に影響し、最終的な誤り率が変わる原因ともなります。

$$NoiseVariance=\frac{SignalPower\times SymbolPeriod}{SampleTime\times {10}^{\frac{Es/No}{10}}}$$

ヒント

モデルのシンボル周期に等しいシンボル周期を選択します。この値は、シンボルの構成要素および適用されているオーバーサンプリングによって決まります。たとえば、シンボルは、3 ビットあり、4 でオーバーサンプリングされている場合があります。詳細については、AWGN チャネル ノイズ レベルを参照してください。

参照

[1] Proakis, John G. Digital Communications. 4th Ed. McGraw-Hill, 2001.

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

参考

ブロック

• Random Source | MIMO Fading Channel

オブジェクト

• comm.AWGNChannel

トピック

• グレイ符号 8-PSK
• Simulink のレイズド コサイン フィルター ブロックを使用したフィルター処理
• 短縮、パンクチャ、および消去を使用するリード・ソロモンの例

R2006a より前に導入