comm.OSTBCCombiner

直交空間時間ブロック符号を使用した入力の結合

説明

comm.OSTBCCombiner System object™ は、入力信号 (すべての受信アンテナから) とチャネル推定信号を組み合わせて、直交空間時間ブロック符号 (OSTBC) によって符号化されたシンボルの軟情報を抽出します。この入力チャネル推定は定数である必要はなく、オブジェクトを実行するたびに異なっていても構いません。組み合わせアルゴリズムはコードワードブロックごとの最初のシンボル周期に対してだけ推定を使用します。多入力多出力 (MIMO) 通信システムは、OSTBC 結合プロセスの後にシンボルの復調または復号化を適用します。

OSTBC を使用して入力シンボルシーケンスを結合するには、次のようにします。

comm.OSTBCCombiner 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

構文

ostbccomb = comm.OSTBCCombiner

ostbccomb = comm.OSTBCCombiner(N,M)

ostbccomb = comm.OSTBCCombiner(___,Name=Value)

説明

ostbccomb = comm.OSTBCCombiner は、OSTBC コンバイナー System object ostbccomb を作成します。このオブジェクトは、入力信号 (すべての受信アンテナからの) とチャネル推定信号を組み合わせて、OSTBC によって符号化されたシンボルの軟情報を抽出します。

ostbccomb = comm.OSTBCCombiner(N,M) は、NumTransmitAntennas プロパティを N、NumReceiveAntennas プロパティを M に設定して、OSTBC コンバイナーオブジェクトを作成します。

ostbccomb = comm.OSTBCCombiner(___,Name=Value) は、前述の任意の構文を使用して OSTBC コンバイナーオブジェクトを作成し、名前と値の引数を 1 つ以上使用してプロパティを設定します。たとえば、SymbolRate=1/2 は、符号のシンボルレートを 1/2 に設定します。

例

プロパティ

すべて展開する

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。

`NumTransmitAntennas` — 送信アンテナの数
2 (既定値) | 3 | 4

送信アンテナの数。2、3、または 4 として指定します。

データ型: double

`SymbolRate` — 符号のシンボルレート
`3/4` (既定値) | `1/2`

符号のシンボルレート。3/4 または 1/2 として指定します。

依存関係

このプロパティを有効にするには、NumTransmitAntennas プロパティを 2 より大きい値に設定します。NumTransmitAntennas を 2 に設定すると、シンボルレートは 1 になります。

データ型: double

`NumReceiveAntennas` — 受信アンテナ数
`1` (既定値) | 範囲 [1, 8] の整数

受信アンテナ数。範囲 [1, 8] の整数として指定します。

データ型: double

固定小数点プロパティ

`RoundingMethod` — 固定小数点数値の丸め方法
`"Floor"` (既定値) | `"Ceiling"` | `"Convergent"` | `"Nearest"` | `"Simplest"` | `"Zero"`

固定小数点数値の丸め方法。"Ceiling"、"Convergent"、"Floor"、"Nearest"、"Round"、"Simplest"、または "Zero" として指定します。

`OverflowAction` — 固定小数点数値がオーバーフローするときのアクション
`"Wrap"` (既定値) | `"Saturate"`

固定小数点数値がオーバーフローするときのアクション。"Wrap" または "Saturate" として指定します。このプロパティでオーバーフロー時に取るべき動作を指定します。オーバーフローは、固定小数点計算の大きさの結果が、その結果を格納するデータ型とスケーリングの範囲に収まらない場合に発生します。

`ProductDataType` — 積のデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Custom"`

積のデータ型。"Full precision" または "Custom" として指定します。

`CustomProductDataType` — 積の固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

積の固定小数点データ型。Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype (Fixed-Point Designer) オブジェクトとして指定します。

依存関係

このプロパティを有効にするには、ProductDataType プロパティを "Custom" に設定します。

`AccumulatorDataType` — アキュムレータのデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Same as product"` | `"Custom"`

アキュムレータのデータ型。"Full precision"、"Same as product"、または "Custom" として指定します。

`CustomAccumulatorDataType` — アキュムレータの固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

アキュムレータの固定小数点データ型。Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype (Fixed-Point Designer) オブジェクトとして指定します。

依存関係

このプロパティを有効にするには、AccumulatorDataType プロパティを "Custom" に設定します。

`EnergyProductDataType` — エネルギー積のデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Same as product"` | `"Custom"`

エネルギー積のデータ型。"Full precision"、"Same as product"、または "Custom" として指定します。このプロパティにより、MIMO チャネルの合計エネルギーを計算するための分母の複素数積のデータ型が設定されます。

`CustomEnergyProductDataType` — エネルギー積の固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

エネルギー積の固定小数点データ型。Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype (Fixed-Point Designer) オブジェクトとして指定します。

依存関係

このプロパティを有効にするには、EnergyProductDataType プロパティを "Custom" に設定します。

`EnergyAccumulatorDataType` — エネルギーアキュムレータのデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Same as energy product"` | `"Same as accumulator"` | `"Custom"`

エネルギーアキュムレータのデータ型。"Full precision"、"Same as energy product"、"Same as accumulator"、または "Custom" として指定します。このプロパティにより、MIMO チャネルの合計エネルギーを計算するための分母の総和のデータ型が設定されます。

`CustomEnergyAccumulatorDataType` — エネルギーアキュムレータの固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

エネルギーアキュムレータの固定小数点データ型。Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype (Fixed-Point Designer) オブジェクトとして指定します。

依存関係

このプロパティを有効にするには、EnergyAccumulatorDataType プロパティを "Custom" に設定します。

`DivisionDataType` — 除算のデータ型
`"Same as accumulator"` (既定値) | `"Custom"`

除算のデータ型。"Same as accumulator" または "Custom" として指定します。このプロパティは除算の出力時のデータ型を設定します。この設定で MIMO チャネルの合計エネルギーによって組み合わされた多様性が正規化されます。

`CustomDivisionDataType` — 除算の固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

除算の固定小数点データ型。Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype (Fixed-Point Designer) オブジェクトとして指定します。

依存関係

このプロパティを有効にするには、DivisionDataType プロパティを "Custom" に設定します。

使用法

構文

Y = ostbccomb(X,cest)

説明

Y = ostbccomb(X,cest) は、OSTBC 符号化されたデータ X とチャネル推定値 cest に OSTBC 結合を適用し、OSTBC によって符号化されたシンボルを抽出します。

例

入力引数

すべて展開する

`X` — 受信データ
列ベクトル | 行列 | 3 次元配列

受信データ。複素数値の列ベクトル、行列、または 3 次元配列として指定します (データ型は double、single、または傾きが 2 のべき乗でバイアスが 0 の符号付き固定小数点)。受信データは、T/SymbolRate 行 NumReceiveAntennas 列の行列または F×T/SymbolRate×NumReceiveAntennas の 3 次元配列とすることができます。時間領域長 T/SymbolRate はコードワードブロック長の倍数でなければなりません。T は時間領域の出力シンボルシーケンス長です。特に、NumTransmitAntennas プロパティを 2 に設定した場合、T/SymbolRate は 2 の倍数でなければなりません。NumTransmitAntennas プロパティを 2 より大きい値に設定した場合、T/SymbolRate は 4 の倍数でなければなりません。F は、組み合わせの計算が無関係であるオプションの次元 (通常は周波数領域) です。F は正の整数として指定します。

このオブジェクトは可変サイズの入力を受け入れます。オブジェクトがロックされると、各入力チャネルのサイズは変更できますが、チャネルの数は変更できません。詳細については、Variable-Size Signal Support with System Objectsを参照してください。

データ型: single | double | fi
複素数のサポート: あり

`cest` — チャネル推定
行列 | 3 次元配列 | 4 次元配列

チャネル推定。複素数値の行列、3 次元配列、または 4 次元配列として指定します (データ型は double、single、または傾きが 2 のべき乗でバイアスが 0 の符号付き固定小数点)。入力チャネル信号の推定は、それぞれのコードワードブロック伝送中、一定または変動のいずれの可能性もあります。組み合わせアルゴリズムはコードワードブロックごとの最初のシンボル周期に対してだけ推定を使用します。受信データが T/SymbolRate 行 NumReceiveAntennas 列の行列の場合、入力チャネル推定値 cest は、サイズ T/SymbolRate×NumTransmitAntennas×NumReceiveAntennas の 3 次元配列でなければなりません。受信データが F×T/SymbolRate×NumReceiveAntennas の 3 次元配列の場合、cest はサイズ F×T/SymbolRate×NumTransmitAntennas×NumReceiveAntennas の 4 次元配列でなければなりません。

データ型: single | double | fi
複素数のサポート: あり

出力引数

すべて展開する

`Y` — 出力データ
列ベクトル | 行列

出力データ。複素数値の列ベクトルまたは行列として返されます。入力 X が倍精度または単精度の場合、出力 Y は入力と同じデータ型になります。X が T/SymbolRate 行 NumReceiveAntennas 列の行列で、cest が T/SymbolRate×NumTransmitAntennas×NumReceiveAntennas の 3 次元配列の場合、抽出されたシンボルデータ Y は、T 個の要素をもつ列ベクトルになります。X が F×T.SymbolRate×NumReceiveAntennas の 3 次元配列で、cest が F×T/SymbolRate×NumTransmitAntennas×NumReceiveAntennas の 4 次元配列の場合、Y は F 行 T 列の行列になります。

データ型: single | double | fi

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)

すべて展開する

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。
`clone`	System object の複製
`isLocked`	System object が使用中かどうかの判定
`reset`	System object の内部状態のリセット

例

すべて折りたたむ

OSTBC での符号化および誤差の計算

ライブスクリプトを開く

4×2 MIMO チャネル経由で送信される場合の、OSTBC 符号化を使用する QPSK 信号のビットエラーレートを判定します。この例では、OSTBC 符号化器が完全なチャネル推定を使用していることを前提としています。

システムパラメーターを定義します。

numTx = 4;         % Number of transmit antennas
numRx = 2;         % Number of receive antennas
Rs = 1e6;          % Sampling rate (Hz)
tau = [0 2e-6];    % Path delays (sec)
pdb = [0 -10];     % Average path gains (dB)
maxDopp = 30;      % Maximum Doppler shift (Hz)
numBits = 12000;   % Number of bits
SNR = 6;           % Signal-to-noise ratio (dB)

結果が繰り返し再現されるように、乱数発生器を既定の状態に設定します。

rng default

OSTBC 符号化器とコンバイナーのペアを作成します。ここで、アンテナの数はシステムパラメーターで指定されます。

hOSTBCEnc = comm.OSTBCEncoder(...
    NumTransmitAntennas=numTx);

hOSTBCComb = comm.OSTBCCombiner(...
    NumTransmitAntennas=numTx,...
    NumReceiveAntennas=numRx);

フラットな 4×2 MIMO チャネル System object を作成します。ここで、チャネル特性は名前と値のペアを使用して設定します。パスゲインが、OSTBC コンバイナーの完全なチャネル推定として利用されるようにします。

mimochan = comm.MIMOChannel(...
    SampleRate=Rs,...
    PathDelays=tau,...
    AveragePathGains=pdb,...
    MaximumDopplerShift=maxDopp,...
    SpatialCorrelationSpecification='None',...
    NumTransmitAntennas=numTx,...
    NumReceiveAntennas=numRx,...
    PathGainsOutputPort=true);

ランダムなビットシーケンスを生成します。

data = randi([0 1],numBits,1);

QPSK 変調を適用します。

modData = pskmod(data,4,InputType='bit');

変調データを OSTBC 符号化器オブジェクトを使用して符号化します。

encData = hOSTBCEnc(modData);

符号化されたデータを MIMO チャネル経由で送信し、それにホワイトノイズを付加します。

[chanOut,pathGains] = mimochan(encData);
rxSignal = awgn(chanOut,SNR);

pathGains 配列をパスの数 (2 番目の次元) について合計し、チャネル推定を形成します。関数 squeeze を適用して、次元が rxSignal の次元に準拠するようにします。

chEst = squeeze(sum(pathGains,2));

受信 MIMO 信号とそのチャネル推定を、OSTBC コンバイナーオブジェクトを使用して結合します。結合された信号を復調します。

combinedData = hOSTBCComb(rxSignal,chEst);
receivedData = pskdemod(combinedData,4,OutputType='bit');

ビットエラー数とビットエラーレートを計算します。

[numErrors,ber] = biterr(data,receivedData)

numErrors = 9

ber = 7.5000e-04

アルゴリズム

OSTBC コンバイナーは、5 つの異なる OSTBC 組み合わせ計算アルゴリズムをサポートしています。SymbolRate と NumTransmitAntennas の選択に応じて、次の表に示されているアルゴリズムの 1 つを選択できます。

送信アンテナ	レート	コードワードブロック長ごとの計算アルゴリズム
2	1	$(\begin{matrix} {\hat{s}}_{1} \\ {\hat{s}}_{2} \end{matrix}) = \frac{1}{^{{‖ H ‖}^{2}}} \sum_{j = 1}^{M} (\begin{matrix} h_{1, j}^{} r_{1, j} + h_{2},_{j} r_{2, j}^{} \\ h_{2,}^{}_{j} r_{1, j} - h_{1},_{j} r_{2, j}^{} \end{matrix})$
3	1/2	$(\begin{matrix} {\hat{s}}_{1} \\ {\hat{s}}_{2} \end{matrix}) = \frac{1}{^{{‖ H ‖}^{2}}} \sum_{j = 1}^{M} (\begin{matrix} h_{1, j}^{} r_{1, j} + h_{2, j} r_{2, j}^{} + h_{3,}^{}_{j} r_{3, j} \\ h_{2,}^{}_{j} r_{1, j} - h_{1, j} r_{2, j}^{} - h_{3, j} r_{4, j}^{} \end{matrix})$
3	3/4	$(\begin{matrix} {\hat{s}}_{1} \\ \begin{array}{l} {\hat{s}}_{2} \\ {\hat{s}}_{3} \end{array} \end{matrix}) = \frac{1}{^{{‖ H ‖}^{2}}} \sum_{j = 1}^{M} (\begin{matrix} h_{1, j}^{} r_{1, j} + h_{2, j} r_{2, j}^{} - h_{3, j} r_{3, j}^{} \\ h_{2,}^{}_{j} r_{1, j} - h_{1, j} r_{2, j}^{} - h_{3, j} r_{4, j}^{} \\ h_{3, j}^{} r_{1, j} + h_{1, j} r_{3, j}^{} + h_{2, j} r_{4, j}^{*} \end{matrix})$
4	1/2	$(\begin{matrix} {\hat{s}}_{1} \\ {\hat{s}}_{2} \end{matrix}) = \frac{1}{^{{‖ H ‖}^{2}}} \sum_{j = 1}^{M} (\begin{matrix} h_{1, j}^{} r_{1, j} + h_{2, j} r_{2, j}^{} + h_{3, j}^{}_{3, j} r_{3, j} + h_{4, j} r_{4, j}^{} \\ h_{2,}^{}_{j} r_{1, j} - h_{1, j} r_{2, j}^{} + h_{4, j}^{} r_{3, j} - h_{3, j} r_{4, j}^{} \end{matrix})$
4	3/4	$(\begin{matrix} {\hat{s}}_{1} \\ \begin{array}{l} {\hat{s}}_{2} \\ {\hat{s}}_{3} \end{array} \end{matrix}) = \frac{1}{^{{‖ H ‖}^{2}}} \sum_{j = 1}^{M} (\begin{matrix} h_{1, j}^{} r_{1, j} + h_{2, j} r_{2, j}^{} - h_{3, j} r_{3, j}^{} - h_{4}^{}_{, j} r_{4, j} \\ h_{2,}^{}_{j} r_{1 j} - h_{1, j} r_{2, j}^{} + h_{4}^{}_{, j} r_{3, j} - h_{3, j} r_{4, j}^{} \\ h_{3,}^{}_{j} r_{1 j} + h_{4, j}^{}_{} r_{2, j} + h_{1, j} r_{3, j}^{} + h_{2, j} r_{4, j}^{} \end{matrix})$

${\hat{s}}_{k}$ は OSTBC コードワード行列で k 番目の推定シンボルを表します。h_ij は、i 番目の送信アンテナと j 番目の受信アンテナからのチャネル推定を表します。i の値は [1, N] の範囲内です。ここで、N は送信アンテナの数です。j の値は [1, M] の範囲内です。ここで、M は受信アンテナの数です。r_lj は、コードワードブロックごとの j 番目の受信アンテナで l 番目のシンボルを表します。l の値は 1 からコードワードブロック長までの範囲になります。 ${‖ H ‖}^{2}$ は、次で表されるリンクごとのチャネル電力の総和です。

${‖ H ‖}^{2} = {\sum_{i = 1}^{N} \sum_{j = 1}^{M} ‖ h_{i j} ‖}^{2} .$

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:

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

バージョン履歴

R2012a で導入

参考

オブジェクト

comm.OSTBCEncoder

ブロック

OSTBC Encoder | OSTBC Combiner

comm.OSTBCCombiner

説明

作成

構文

説明

プロパティ

NumTransmitAntennas — 送信アンテナの数 2 (既定値) | 3 | 4

SymbolRate — 符号のシンボル レート 3/4 (既定値) | 1/2

依存関係

NumReceiveAntennas — 受信アンテナ数 1 (既定値) | 範囲 [1, 8] の整数

固定小数点プロパティ

RoundingMethod — 固定小数点数値の丸め方法 "Floor" (既定値) | "Ceiling" | "Convergent" | "Nearest" | "Simplest" | "Zero"

OverflowAction — 固定小数点数値がオーバーフローするときのアクション "Wrap" (既定値) | "Saturate"

ProductDataType — 積のデータ型 "Full precision" (既定値) | "Custom"

CustomProductDataType — 積の固定小数点データ型 numerictype([],32,16) (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype オブジェクト

依存関係

AccumulatorDataType — アキュムレータのデータ型 "Full precision" (既定値) | "Same as product" | "Custom"

CustomAccumulatorDataType — アキュムレータの固定小数点データ型 numerictype([],32,16) (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype オブジェクト

依存関係

EnergyProductDataType — エネルギー積のデータ型 "Full precision" (既定値) | "Same as product" | "Custom"

CustomEnergyProductDataType — エネルギー積の固定小数点データ型 numerictype([],32,16) (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype オブジェクト

依存関係

EnergyAccumulatorDataType — エネルギー アキュムレータのデータ型 "Full precision" (既定値) | "Same as energy product" | "Same as accumulator" | "Custom"

CustomEnergyAccumulatorDataType — エネルギー アキュムレータの固定小数点データ型 numerictype([],32,16) (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype オブジェクト

依存関係

DivisionDataType — 除算のデータ型 "Same as accumulator" (既定値) | "Custom"

CustomDivisionDataType — 除算の固定小数点データ型 numerictype([],32,16) (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた numerictype オブジェクト

依存関係

使用法

構文

説明

入力引数

X — 受信データ 列ベクトル | 行列 | 3 次元配列

cest — チャネル推定 行列 | 3 次元配列 | 4 次元配列

出力引数

Y — 出力データ 列ベクトル | 行列

オブジェクト関数

すべての System object に共通

例

OSTBC での符号化および誤差の計算

アルゴリズム

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。

バージョン履歴

参考

オブジェクト

ブロック

`NumTransmitAntennas` — 送信アンテナの数
2 (既定値) | 3 | 4

`SymbolRate` — 符号のシンボルレート
`3/4` (既定値) | `1/2`

`NumReceiveAntennas` — 受信アンテナ数
`1` (既定値) | 範囲 [1, 8] の整数

`RoundingMethod` — 固定小数点数値の丸め方法
`"Floor"` (既定値) | `"Ceiling"` | `"Convergent"` | `"Nearest"` | `"Simplest"` | `"Zero"`

`OverflowAction` — 固定小数点数値がオーバーフローするときのアクション
`"Wrap"` (既定値) | `"Saturate"`

`ProductDataType` — 積のデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Custom"`

`CustomProductDataType` — 積の固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

`AccumulatorDataType` — アキュムレータのデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Same as product"` | `"Custom"`

`CustomAccumulatorDataType` — アキュムレータの固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

`EnergyProductDataType` — エネルギー積のデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Same as product"` | `"Custom"`

`CustomEnergyProductDataType` — エネルギー積の固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

`EnergyAccumulatorDataType` — エネルギーアキュムレータのデータ型
`"Full precision"` (既定値) | `"Same as energy product"` | `"Same as accumulator"` | `"Custom"`

`CustomEnergyAccumulatorDataType` — エネルギーアキュムレータの固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

`DivisionDataType` — 除算のデータ型
`"Same as accumulator"` (既定値) | `"Custom"`

`CustomDivisionDataType` — 除算の固定小数点データ型
`numerictype([],32,16)` (既定値) | Auto の符号属性をもつスケーリングされた `numerictype` オブジェクト

`X` — 受信データ
列ベクトル | 行列 | 3 次元配列

`cest` — チャネル推定
行列 | 3 次元配列 | 4 次元配列

`Y` — 出力データ
列ベクトル | 行列

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。