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comm.ConstellationDiagram

入力信号のコンスタレーション ダイアグラムの表示

説明

comm.ConstellationDiagram System object™ は、実数および複素数値の浮動小数点信号および固定小数点信号を IQ 平面に表示します。この System object を使用して、変調された単一搬送波信号の定性解析と定量解析を実行します。

コンスタレーション ダイアグラム スコープ ウィンドウで、次のことができます。

• 複数の信号を単一のコンスタレーション ダイアグラムに入力してプロットします。入力信号ごとに 1 つの基準コンスタレーションを定義できます。詳細については、ReferenceConstellation を参照してください。

• 凡例で信号を選択することによって表示されるチャネルを選択します。ShowLegend プロパティを使用して、凡例を表示します。マルチチャネル信号の場合は、行列の列に個々の信号が定義された行列として入力を指定します。

• 計算されたエラー ベクトル振幅 (EVM) と変調誤差比 (MER) の測定値が表示されるEVM/MER の測定パネルを表示します。comm.ConstellationDiagram System object に複数の信号が入力される場合は、[トレース選択] ペインを使用して測定される信号を選択します。

コンスタレーション ダイアグラムを表示するには、次の操作を行います。

1. comm.ConstellationDiagram オブジェクトを作成し、そのプロパティを設定します。

2. 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 (MATLAB)を参照してください。

作成

構文

constdiag = comm.ConstellationDiagram

constdiag = comm.ConstellationDiagram(Name,Value)

説明

constdiag = comm.ConstellationDiagram は、実数および複素数値の浮動小数点信号および固定小数点信号を IQ 平面に表示する comm.ConstellationDiagram System object を返します。

constdiag = comm.ConstellationDiagram(Name,Value) は、(Name1,Value1,...,NameN,ValueN) のように、任意の順番で 1 つ以上の名前と値のペアの引数を使用して System object のプロパティを設定します。

例: constdiag = comm.ConstellationDiagram('SampleOffset',1e3) は、最初の 1000 個の受信サンプルが表示されないことを指定します。

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 (MATLAB)を参照してください。

Name — コンスタレーション ダイアグラム ウィンドウのタイトル

'Constellation Diagram' (既定値) | 文字ベクトル

コンスタレーション ダイアグラム ウィンドウのタイトル。文字ベクトルとして指定します。

SamplesPerSymbol — 各シンボルを表現するために使用されるサンプルの数

1 (既定値) | 正の整数

各シンボルを表示するために使用されるサンプル数。正の整数として指定します。SamplesPerSymbol プロパティが 1 より大きい場合、信号はプロットされる前にダウンサンプリングされます。

調整可能: Yes

SampleOffset — 点をプロットする前にスキップするサンプルの数

0 (既定値) | 非負の整数

点をプロットする前にスキップするサンプル数。SamplesPerSymbol より小さい非負の整数として指定します。このプロパティは、入力信号をダウンサンプリングするときにスキップするサンプル数を指定します。

調整可能: Yes

SymbolsToDisplaySource — 表示するシンボルのソース

'Input frame length' (既定値) | 'Property'

表示するシンボルのソース。次のように指定します。

• 'Input frame length' — 表示するシンボル数は、入力フレーム長を SamplesPerSymbol で除算したものと等しくなります。

• 'Property' — SymbolsToDisplay は、表示するシンボルの最大数を指定します。

調整可能: Yes

SymbolsToDisplay — 表示するシンボルの最大数

256 (既定値) | 正の整数

表示するシンボルの最大数。正の整数として指定します。長い信号が入力されたときに表示されるシンボルの最大数を制限するには、SymbolsToDisplay を使用します。プロット済みシンボルは、受信した最新のシンボルです。

調整可能: Yes

依存関係

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

ReferenceConstellation — 基準コンスタレーション

[0.7071+0.7071i -0.7071+0.7071i -0.7071-0.7071i 0.7070-0.7071i] (既定値) | 行ベクトル | cell 配列

入力信号の基準コンスタレーション。各入力信号の理想的なコンスタレーション点を定義する行ベクトルまたはベクトルの cell 配列として指定します。入力信号は単一チャネルまたはマルチチャネルです。入力信号ごとに 1 つの基準コンスタレーションを定義できます。マルチチャネル入力信号の場合は、1 つの基準コンスタレーション仕様が、その入力信号内の個々の信号すべてに適用されます。EVM/MER の測定を取得するには、[ReferenceConstellation] プロパティを設定しなければなりません。

調整可能: Yes

データ型: double
複素数のサポート: あり

ReferenceMarker — 参照表示用のマーカー

'+' (既定値) | string | cell 配列

参照表示用のマーカーを、string または string の cell 配列として指定します。マーカー記号に、次の表のいずれかのマーカーを選択します。

値	説明
'o'	円
'+'	プラス記号
'*'	アスタリスク
'.'	点
'x'	十字
'square' または 's'	正方形
'diamond' または 'd'	菱形
'^'	上向き三角形
'v'	下向き三角形
'>'	右向き三角形
'<'	左向き三角形
'pentagram' または 'p'	星形五角形
'hexagram' または 'h'	星形六角形
'none'	マーカーなし

調整可能: Yes

データ型: string

ReferenceColor — 基準コンスタレーションの表示色

[1 0 0] (赤) (既定値) | 行ベクトル | cell 配列

基準コンスタレーションの表示色。各入力信号の RGB 成分の色を示す 3 要素の行ベクトル、または RGB 成分の色を含む cell 配列として指定します。

データ型: double

ShowReferenceConstellation — 基準コンスタレーションの表示

true (既定値) | false

基準コンスタレーションを表示します。true または false として指定します。

調整可能: Yes

データ型: logical

ShowTrajectory — 信号軌跡プロットをオンにする

false (既定値) | true

信号軌跡プロットをオンにします。false または true として指定します。信号の軌跡とは、変調信号の直交成分に対する同相成分のプロットです。信号の表示のツール バーの Show Signal Trajectory ボタンを参照してください。

調整可能: Yes

データ型: logical

Position — スコープ ウィンドウの位置とサイズ

画面の中央の 410 x 300 ピクセルのウィンドウ (既定値) | 4 要素のベクトル

スコープ ウィンドウの位置とサイズ (ピクセル)。[left bottom width height] の形式の 4 要素ベクトルとして指定します。ベクトルの最初の 2 つの要素は左下隅の位置を指定し、最後の 2 つの要素はウィンドウのサイズを指定します。位置の既定値は画面の解像度により異なります。既定では、ウィンドウは画面の中央に配置され、幅と高さはそれぞれ 410 ピクセルと 300 ピクセルです。

調整可能: Yes

データ型: double

NumInputPorts — 入力端子の数

1 (既定値) | 範囲 [1, 20] の整数

入力端子の数を、[1, 20] の範囲の整数で指定します。各入力信号は、マルチチャネル信号でも単一チャネル信号でも、スコープ内で個別の入力端子になります。

マルチチャネル入力信号が指定されている場合、入力端子の最大数は定義されている入力信号の総数によって制限されます。入力信号の総数は 20 を超えることはできません。

ShowGrid — グリッドをオンにする

true (既定値) | false

グリッドをオンにします。true または false として指定します。

調整可能: Yes

データ型: 論理値

ChannelNames — 入力チャネルの名前

空の cell (既定値) | string または文字ベクトルの cell 配列

入力チャネルの名前。string または文字ベクトルの cell 配列として指定します。名前が指定されない場合、チャネルには Channel 1、Channel 2 などのラベルが付けられます。

入力チャネルに割り当てられた名前は、凡例と [測定値] 、 [トレース選択] ペインに表示されます。

凡例を表示するには、ShowLegend を true に設定します。凡例は、comm.ConstellationDiagramSystem object に入力信号を指定すると表示されます。

[トレース選択] ペインを表示するには、[ツール] 、 [測定値] 、 [トレース選択] を選択します。[トレース選択] ペインを有効にするには、まず comm.ConstellationDiagramSystem object に入力信号を指定しなければなりません。

例: constDiag = comm.ConstellationDiagram('ChannelNames',{'8-QAM','8-PSK'}) は、2 つの入力チャネルの名前を 8-QAM と 8-PSK に割り当てます。

調整可能: Yes

ShowLegend — 凡例の表示

false (既定値) | true

凡例を表示します。false または true として指定します。凡例にリストされている名前は ChannelNames プロパティにより指定された信号名です。

プロットする信号を凡例から制御できます。スコープの凡例で、信号名をクリックするとそのスコープ内の信号が非表示になります。信号を表示する場合は、信号名を再度クリックします。信号を 1 つのみ表示してその他の信号を非表示にするには、信号名を右クリックします。すべての信号を表示するには Esc キーを押します。

調整可能: Yes

データ型: logical

ColorFading — 退色効果の追加

false (既定値) | true

退色効果を追加します。false または true として指定します。このプロパティを true に設定すると、画面上に最初にプロットされた点からの時間間隔が開くにつれて点の色が薄くなります。このアニメーションはオシロスコープ表示に似ています。

データ型: logical

Title — プロットのタイトル

空白 (既定値) | 文字ベクトル | string

プロットのタイトル。文字ベクトルまたは string として指定します。

調整可能: Yes

XLimits — x 軸の範囲

[-1.375 1.375] (既定値) | 2 要素の数値ベクトル

x 軸の範囲。[xmin xmax] の形式の、2 要素の数値ベクトルとして指定します。

調整可能: Yes

YLimits — y 軸の範囲

[-1.375 1.375] (既定値) | 2 要素の数値ベクトル

y 軸の範囲。[ymin ymax] の形式の、2 要素の数値ベクトルとして指定します。

調整可能: Yes

XLabel — x 軸ラベル

'In-phase Amplitude' (既定値) | 文字ベクトル | string

x 軸のラベル。文字ベクトルまたは文字列として指定します。

調整可能: Yes

YLabel — y 軸ラベル

'Quadrature Amplitude' (既定値) | 文字ベクトル | string

y 軸のラベル。文字ベクトルまたは string として指定します。

調整可能: Yes

EnableMeasurements — 測定値ペインの表示

false (既定値) | true

測定値ペインを表示します。false または true として指定します。EVM または MER の測定値を計算して表示するには、このペインをアクティブにします。

調整可能: Yes

データ型: logical

MeasurementInterval — 測定間隔

'Current Display' (既定値) | 'All displays' | 正の整数

測定間隔。'Current Display'、'All displays'、または [2 SymbolsToDisplay] の範囲内の正の整数として指定します。このプロパティは EVM と MER の測定の時間ウィンドウの長さを指定します。

入力信号のシンボルあたりのサンプル数が 1 で、基準コンスタレーションが提供されている場合、コンスタレーション ダイアグラム表示では信号品質を EVM および MER で測定できます。EVM/MER の測定ペインは、Signal Quality ボタンをクリックすることで表示できます。信号の表示のツール バーを参照してください。入力データ サンプルの数が MeasurementInterval よりも大きくなると、EVM と MER の測定値が計算されます。

調整可能: Yes

EVMNormalization — EVM 正規化方式

'Average constellation power' (既定値) | 'Peak constellation power'

EVM 正規化方式。'Average constellation power' または 'Peak constellation power' として指定します。詳細については、EVM/MER の測定を参照してください。

調整可能: Yes

使用法

R2016b より前のバージョンでは、関数 step を使用して System object アルゴリズムを実行します。step に対する引数は作成したオブジェクトであり、この節で示す引数が次に続きます。

たとえば、y = step(obj,x) と y = obj(x) は同等の演算を実行します。

構文

constdiag(signal1,signal2,...,signalN)

説明

constdiag(signal1,signal2,...,signalN) は、最大で NumInputPorts 個の信号を 1 つのコンスタレーション ダイアグラムに表示します。

入力引数

signal — プロットする入力信号

列ベクトル | 行列

comm.ConstellationDiagram でプロットする 1 つ以上の入力信号を指定します。信号はデータ型と次元が異なる場合があります。マルチチャネル信号を作成するには、行列の列に個々の信号が定義された行列を指定します。

例: constDiag([siganl1_1,signal1_2],signal2) は、マルチチャネルおよび多入力のコンスタレーション ダイアグラムを表示します。最初の入力は N 行 2 列の行列入力信号を作成するための長さ N の 2 つの連結列ベクトルで、2 番目の入力は単一チャネル信号です。

データ型: double
複素数のサポート: あり

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)

スコープに固有

show	スコープ ウィンドウの表示
hide	スコープ ウィンドウを非表示にする
isVisible	スコープ ウィンドウの可視性の決定

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

振幅が不均衡な QPSK コンスタレーションのプロット

ランダム データ シンボルを QPSK 変調して、信号に振幅の不均衡を適用します。ノイズの多いチャネルを通して信号を渡します。結果のコンスタレーションをプロットします。

コンスタレーション ダイアグラム オブジェクトを作成します。comm.ConstellationDiagram System object の既定の基準コンスタレーションは QPSK であるため、追加のプロパティを設定する必要はありません。

constDiagram = comm.ConstellationDiagram;

ランダム データ シンボルを生成して QPSK 変調を適用します。

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

振幅の不均衡を変調信号に適用します。

txSig = iqimbal(modData,5);

送信信号を、AWGN チャネルから渡してコンスタレーション ダイアグラムを表示します。データ点が理想的な場所から移動していることを確認します。

rxSig = awgn(txSig,20);
constDiagram(rxSig)

16-QAM コンスタレーションのプロット

16-QAM 変調を適用し、AWGN チャネルを使用してデータを送信して、コンスタレーションをプロットします。

16-QAM 基準コンスタレーションを作成します。

M = 16;
refC = qammod(0:M-1,M);

comm.ConstellationDiagram System object を作成します。名前と値のペアを使用してコンスタレーション基準点と座標軸の範囲を指定します。

constDiagram = comm.ConstellationDiagram('ReferenceConstellation',refC, ...
    'XLimits',[-4 4],'YLimits',[-4 4]);

ランダムな 16 値データ シンボルを生成します。

data = randi([0 M-1],1000,1);

16-QAM 変調を適用します。

sym = qammod(data,M);

AWGN チャネルを通して、変調された信号を渡します。

rcv = awgn(sym,15);

コンスタレーション ダイアグラムを表示します。

constDiagram(rcv)

多入力コンスタレーションの表示

comm.ConstellationDiagramSystem object を使用して、多入力およびマルチチャネルの変調信号のコンスタレーションを可視化します。最初の入力に SNR が 10 と 20 の 2 つの 16-QAM 信号を含み、2 番目の入力に 1 つの 8-PSK 信号を含むマルチチャネル信号をプロットします。

16-QAM および 8-PSK の基準コンスタレーションを作成します。

M = 16;
refQAM = qammod(0:M-1,M);
S = 8;
refPSK = pskmod(0:S-1,S,pi/8);

comm.ConstellationDiagram object™ を作成します。

constDiag = comm.ConstellationDiagram(2,...
      'ReferenceConstellation',{refQAM,refPSK},'ShowLegend',true,...
      'XLimits',[-6 6],'YLimits',[-6 6], ...
      'ChannelNames',{'16-QAM , SNR 10 dB','16-QAM , SNR 20 dB','8-PSK'});

ランダム データ シンボルを生成し、シンボルを変調して、2 つの異なる SNR をもつ AWGN を追加して 2 つの受信信号を得ます。

d = randi([0 M-1],1000,1);
dQAM = qammod(d,M);
rcv1_1 = awgn(dQAM,10);
rcv1_2 = awgn(dQAM,20);
d = randi([0 S-1],1000,1);
dPSK = pskmod(d,S,pi/8);
rcv2 = awgn(dPSK,20);

最初の入力では、2 つの受信 16-QAM 信号を連結して、マルチチャネル信号を作成します。1 つの入力のすべてのマルチチャネル信号に単一の基準コンスタレーションが適用されます。2 番目の入力では単一チャネルの 8-PSK 信号を使用します。この入力には個別の基準コンスタレーションがあります。

多入力およびマルチチャネルの信号を表示します。

constDiag([rcv1_1,rcv1_2],rcv2);

詳細

信号の表示

現在の表示に対応するシミュレーション データを知らせるため、スコープ ウィンドウには [Frames] インジケーターがあります。この図は、コンスタレーション ダイアグラム ウィンドウの重要な部分を示しています。

コンスタレーション ダイアグラム ウィンドウの設定を変更するには、[ファイル]、[ツール]、および [表示] の下のメニュー オプションを選択します。メニュー オプションからの変更に応じて、System object のプロパティ設定が調整されます。

EVM/MER の測定

[EVM / MER] 信号品質ペインは測定設定を表示し、エラー ベクトル振幅 (EVM) と変調誤差比 (MER) の測定計算は指定したトレース選択になります。

• EVM — エラー ベクトルは、理想的なコンスタレーション点から実際の受信機での点までの IQ 平面上のベクトルです。平方根平均二乗エラー ベクトル振幅 EVM_RMS は、平均およびピーク コンスタレーション電力のために測定されます。

  コンスタレーション ダイアグラムでは、[Average constellation power] または [Peak constellation power] メソッドのいずれかによって正規化された EVM_RMS 測定を、これらのアルゴリズムを使用して計算し、表示できます。

  EVM 正規化方式	アルゴリズム
  Average constellation power	平均コンスタレーション電力の正規化: $${\text{EVM}}_k=100\sqrt{\frac{e_k}{P_{\text{avg}}}}$$ 平均コンスタレーション電力の正規化のための EVMRMS (パーセント単位): $${\text{EVM}}_{\text{RMS}}(\text{\%})=100\sqrt{\frac{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(e_k)}}{P_{\text{avg}}}}$$
  Peak constellation power	ピーク コンスタレーション電力の正規化 $${\text{EVM}}_k=100\sqrt{\frac{e_k}{P_{\text{max}}}}$$ ピーク コンスタレーション電力の正規化のための EVMRMS (パーセント単位) $${\text{EVM}}_{\text{RMS}}(\text{\%})=100\sqrt{\frac{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(e_k)}}{P_{\text{max}}}}$$

  [EVM / MER] ペインに、平均およびピーク EVM_RMS が選択されたトレースに対してパーセント単位およびデシベル単位の両方で表示されます。デシベル単位で報告される EVM は、EVM (dB) = 10‑log10(EVM_MS) = 20‑log10(EVM_RMS) によって計算されます。ここで、

  • $$e_k={(I_k-{\tilde{I}}_k)}^2+{(Q_k-{\tilde{Q}}_k)}^2$$

  • I_k は、入力ベクトルの k 番目のシンボルの同相の値です。

  • Q_k は、入力ベクトルの k 番目のシンボルの直交位相の値です。

  • I_k および Q_k は理想 (基準) シンボルの値を表します。$${\tilde{I}}_k$$ および $${\tilde{Q}}_k$$ は測定された (受信した) シンボルの値を表します。

  • N は入力ベクトルの長さです。

  • P_avg は [Average constellation power] の値です。

  • P_max は [Peak constellation power] の値です。

  • 

  ベクトルの最大 EVM の値は、$${\text{EVM}}_{\text{max}}=\underset{k\in [1,\mathrm{...},N]}{\text{max}}\left\{{\text{EVM}}_k\right\}\text{,}$$ です。ここで、k は長さ N のベクトルで k 番目のシンボルです。

  詳細は、comm.EVM を参照してください。

• MER — MER は、伝送信号の平均電力とエラー ベクトルの平均電力の比です。[EVM / MER] ペインは、選択したトレースに対して平均 MER の測定結果をデシベル単位で示します。

  MER は、変調された信号の SNR を dB 単位で計算した測定値です。N シンボルに対する MER は次のようになります。

  $$\text{MER}=10·\text{}{\log }_{10}\left(\frac{{\displaystyle \sum _{n=1}^N\left(I_k^2+Q_k^2\right)}}{{\displaystyle \sum _{n=1}^N\left(e_k\right)}}\right)\text{dB,}$$

  ここで、

  • $$e_k={(I_k-{\tilde{I}}_k)}^2+{(Q_k-{\tilde{Q}}_k)}^2$$

  • I_k は、入力ベクトルの k 番目のシンボルの同相の値です。

  • Q_k は、入力ベクトルの k 番目のシンボルの直交位相の値です。

  • I_k および Q_k は理想 (基準) 値を表します。$${\tilde{I}}_k$$ および $${\tilde{Q}}_k$$ は測定された (受信した) シンボルを表します。

  詳細は、comm.MER を参照してください。

ヒント

• 次のいずれかの機能が必要な場合は、comm.ConstellationDiagram System object を使用します。

  • 測定値

  • 標準の基準コンスタレーション

  • 信号軌跡プロット

  • 呼び出し間の状態の維持

• 簡単なコンスタレーションのスナップショットが必要な場合は、関数 scatterplot を使用します。

拡張機能

C/C++ コード生成

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

使用上の注意および制限:

• オブジェクトの呼び出しを外部として扱うことで MEX コード生成をサポートします。スタンドアロン アプリケーション用のコード生成はサポートしません。

• MATLAB コード生成における System object (MATLAB Coder)を参照してください。

参考

ブロック

• Constellation Diagram

System object

• comm.EyeDiagram

関数

• scatterplot

R2013a で導入

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