comm.AWGNChannel
ホワイト ガウス ノイズの入力信号への付加
説明
comm.AWGNChannel は、入力信号にホワイト ガウス ノイズを付加します。
適用可能かつオブジェクトへの入力が可変数のチャネルをもつ場合は、EbNo、EsNo、SNR、BitsPerSymbol、SignalPower、SamplesPerSymbol、および Variance の各プロパティはその適用の際、スカラーでなければなりません。
ホワイト ガウス ノイズを入力信号に付加するには、以下の手順に従います。
comm.AWGNChannelオブジェクトを作成し、そのプロパティを設定します。関数と同様に、引数を指定してオブジェクトを呼び出します。
System object の機能の詳細については、System object とはを参照してください。
作成
説明
awgnchan = comm.AWGNChannelawgnchan 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)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
使用法
説明
outsignal = awgnchan(insignal,var)'Variance'、および VarianceSource を 'Input port' に設定した場合に適用されます。
以下に例を示します。
awgnchan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance', ...
'VarianceSource','Input port');
var = 12;
...
outsignal = awgnchan(insignal,var);入力引数
出力引数
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)
例
既定の構成を使用して、AWGN Channel 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)
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)
ノイズ レベルを正確に表すには、通信リンクのビット エネルギー対ノイズ密度比 (Eb/No) で、チャネルを通じて送信される信号のシンボルあたりのビット数と符号化率を考慮しなければなりません。
リード・ソロモン符号のコードワード長とメッセージ長、および信号の変調次数を定義します。
N = 15; % R-S codeword length in symbols K = 9; % R-S message length in symbols codeRate = K/N; % R-S code rate M = 16; % Modulation order bps = log2(M); % Bits per symbol
符号化されていない Eb/No を dB 単位で指定します。符号化率を使用して、符号化前の Eb/No を、対応する符号化後の Eb/No に変換します。
UncodedEbNo = 6; CodedEbNo = UncodedEbNo + 10*log10(codeRate);
シンボルあたりのビット数と符号化後の Eb/No を設定し、AWGN チャネル オブジェクトを構築します。
channel1 = comm.AWGNChannel( ... NoiseMethod='Signal to noise ratio (Eb/No)', ... BitsPerSymbol=bps, ... EbNo=CodedEbNo)
channel1 =
comm.AWGNChannel with properties:
NoiseMethod: 'Signal to noise ratio (Eb/No)'
EbNo: 3.7815
BitsPerSymbol: 4
SignalPower: 1
SamplesPerSymbol: 1
RandomStream: 'Global stream'
別の方法として、符号化前の Eb/No を対応する SNR に変換してから、ノイズ手法を SNR に設定して AWGN チャネル オブジェクトを構成することもできます。
snr = convertSNR(UncodedEbNo,"ebno","SNR", ... BitsPerSymbol=bps, ... CodingRate=codeRate); channel2 = comm.AWGNChannel( ... NoiseMethod='Signal to noise ratio (SNR)', ... SNR=snr)
channel2 =
comm.AWGNChannel with properties:
NoiseMethod: 'Signal to noise ratio (SNR)'
SNR: 9.8021
SignalPower: 1
RandomStream: 'Global stream'
単一チャネルおよびマルチチャネルの信号を AWGN Channel 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 Channel 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')
scatterplot(rxSig(:,2))
title('Second Channel')
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 Channel 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))
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 Channel 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
参照
[1] Proakis, John G. Digital Communications. 4th Ed. McGraw-Hill, 2001.
拡張機能
バージョン履歴
R2012a で導入
