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comm.OVSFCode

OVSF 符号の生成

説明

comm.OVSFCode System object™ は、直交変数拡散係数 (OVSF) 行列から符号を生成します。OVSF 符号を使用して、スペクトル拡散通信システムの異なるチャネル間の直交性を維持します。詳細については、アルゴリズムを参照してください。

OVSF 符号は次により生成します。

1. comm.OVSFCode 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 とはを参照してください。

作成

構文

ovsf = comm.OVSFCode

ovsf = comm.OVSFCode(Name=Value)

説明

ovsf = comm.OVSFCode は、直交変数拡散係数 (OVSF) 符号を生成する System object を作成します。

ovsf = comm.OVSFCode(Name=Value) は、指定されたそれぞれのプロパティを指定された値に設定して、OVSF 符号生成器オブジェクトを作成します。たとえば、comm.OVSFCode(SpreadingFactor="128",SamplesPerFrame="10") は、拡散係数の長さが 128 である OVSF 符号生成器の最初の 10 チップを出力します。

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 でのシステム設計を参照してください。

SpreadingFactor — 生成符号の長さ

64 (既定値) | 正の整数

生成符号の長さ。2 の正の整数乗として指定します。詳細については、スペクトル拡散を参照してください。

拡散係数は、OVSF 符号行列から選択された符号の長さです。OVSF 符号は N 行 N 列の行列 C_N の行として定義されます。Index プロパティは、行列 C_N の行を対象符号として指定します。詳細については、直交変数拡散係数符号を参照してください。

Index — OVSF 符号行列の行インデックス

60 (既定値) | 正の整数

OVSF 符号行列の行インデックス。範囲 [0, (N – 1)] の正の整数として指定します。N は、SpreadingFactor プロパティで指定される符号長です。OVSF 符号は N 行 N 列の行列 C_N の行として定義されます。このプロパティの値は、行列 C_N の行を対象符号として指定します。詳細については、OVSF 符号の復元および再構築を参照してください。

SamplesPerFrame — OVSF のチップ出力の数

1 (既定値) | 正の整数

OVSF 符号のチップ出力の数。正の整数として指定します。このオブジェクトは、実行されるたびに、SpreadingFactor プロパティと Index プロパティの値で指定された OVSF 符号の最初の SamplesPerFrame チップを出力します。指定された数のチップを埋めるように、OVSF 符号シーケンスが繰り返されます。詳細については、スペクトル拡散を参照してください。

OutputDataType — 出力のデータ型

'double' (既定値) | 'int8'

出力のデータ型。'double' または 'int8' として指定します。

使用法

構文

Y = ovsf()

説明

Y = ovsf() は列ベクトルの OVSF 符号のフレームを出力します。

出力引数

Y — OVSF 符号サンプルのフレーム

列ベクトル

OVSF 符号サンプルのフレーム。列ベクトルとして返されます。OutputDataType プロパティを使用して、出力のデータ型を指定します。

データ型: double | int8

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

OVSF 符号の生成

拡散係数 32 の OVSF 符号を 10 サンプル生成します。

ovsf = comm.OVSFCode( ...
    SpreadingFactor=32, ...
    Index=12, ...
    SamplesPerFrame=10);
seq = ovsf()

seq = 10×1

     1
     1
    -1
    -1
    -1
    -1
     1
     1
     1
     1

アルゴリズム

[1]で説明されているように、OVSF 符号は、3G 通信システムで最初に導入され、主にスペクトル拡散通信システムの異なるチャネル間の直交性を維持するために使用されています。

直交変数拡散係数符号

拡散係数が N、OVSF 符号行列が N 行 N 列の行列 C_N の OVSF 符号は、N 行 N 列の行列 C_N の各行になります。これは再帰的に定義されます。まず、C₁ = [1] を定義します。次に、C_N が定義されていると仮定し、C_N(k) で C_N の k 番目の行を示します。C_2N を次のように定義します。

$$C_{2N}=\left[\begin{array}{cc}{C}_N(0)& C_N(0)\\ C_N(0)& -C_N(0)\\ C_N(1)& C_N(1)\\ C_N(1)& -C_N(1)\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ C_N(N-1)& C_N(N-1)\\ C_N(N-1)& -C_N(N-1)\end{array}\right]$$

C_N は、2 の非負のべき乗である N についてのみ定義されます。したがって、数学的帰納法により、C_N の行が直交していることがわかります。

OVSF 符号は、また、ツリー構造によって再帰的に定義できます。

ツリーの根を 0 の深さとして、[C] がツリーの深さ r で符号長 2^r である場合、C から伸びる 2 つの枝はシーケンス [C C] および [C –C] というラベルが付けられ、これらは 2^r+1 の長さになります。N = 2^r のとき、行列 C_N の行が、ツリーの深さ r の符号になります。

2 つの OVSF 符号は、どちらの符号ももう一方の符号から根へのパス上にない場合に限り直交しています。同一のセル内の異なるユーザーに割り当てられた符号は直交していなければなりません。この要件に基づいて、指定のセル内で利用可能な符号の数が制限されます。たとえば、ツリーの中の符号 C₄₁ があるユーザーに割り当てられた場合、符号 C₁₀、C₂₀、C₈₂、C₈₃ などを同一のセル内の他のユーザーに割り当てることはできません。

OVSF 符号の復元および再構築

出力する OVSF 符号を選択するには、拡散係数および符号インデックスを指定します。符号インデックスは、ツリーにおいて符号が出現する列の深さ r を指定します。ツリー構造ダイアグラムの C_{N, k} の場合、N が拡散係数で、k が符号インデックスです。符号インデックスは、範囲 [0, N – 1] の整数でなければなりません。ツリー構造において、符号が深さ r で出現する場合、拡散係数は 2^r となります。

符号の復元は、拡散係数および符号インデックスに基づいて次のように行います。

1. 符号インデックスを、対応する 2 進数に変換します。

2. 結果として得られるバイナリ シーケンス x₁ x₂ ... x_r の長さが r となるように、必要に応じて左側に 0 を追加します。ここで、r は 2 を底とする拡散係数の対数です。このバイナリ シーケンスは、根から符号までのパスを表します。

3. このパスは、x_i = 0 の場合は深さ i にある符号から上の枝を通り、x_i = 1 の場合は下の枝を通ります。

符号を再構築するには、符号のシーケンス C_i を次のように再帰的に定義します。

• C₀ を根 [1] とします。

• C_i が定義済みであると仮定したとき、i < r である i について C_i+1 を次のように定義します。

  $$C_{\text{i}+1}=\{\begin{array}{ll}{C}_{\text{i}}{C}_{\text{i}}\hfill & \text{if }{x}_{\text{i}}=0\hfill \\ C_{\text{i}}(-C_{\text{i}})\hfill & \text{if }{x}_{\text{i}}=1\hfill \end{array}$$

• 符号 C_N は、指定した拡散係数と符号インデックスをもちます。

たとえば、拡散係数が 16 で符号インデックスが 6 である符号を調べるには、次の操作を行います。

1. 6 を 2 進数 110 に変換します。

2. 1 つの 0 を左に追加して 0110 を得ます。これは長さ 4 = log₂(16) になります。

3. 次の表に従い、シーケンス C_i を構築します。

   i	xi	Ci
   0		C0 = [1]
   1	0	C1 = C0 C0 = [1] [1]
   2	1	C2 = C1 –C1 = [1 1] [–1 –1]
   3	1	C3 = C2 -C2 = [1 1 –1 –1] [–1 –1 1 1]
   4	0	C4 = C3 C3 = [1 1 –1 –1 –1 –1 1 1] [1 1 –1 –1 –1 –1 1 1]

符号 C₄ は、拡散係数が 16 で符号インデックスが 6 です。

スペクトル拡散

スペクトル拡散では、一般に、各データ メッセージのサンプルにチップのコード セットが乗算されます。データ メッセージのサンプルとの混同を防ぐため、"チップ" という用語は、デジタル通信においてデータを広いスペクトルに拡散するために使用される符号のサンプルまたはビットを指すものとします。符号の長さが拡散係数です。

拡散係数 SF = R_chip/R_data について次のようになります。

• R_chip はチップ レートです。符号のチップ レートは、1 秒あたりで送信または受信されるチップの数です。拡散係数は 2 の正のべき乗で、かつ 1 より大きくなければなりません。そのため、各データ サンプルは複数のチップで表されます。

• R_data はメッセージ データのサンプル レートです。

参照

[1] S. Kasapović and N. Sarajlić, "OVSF code assignment in UMTS networks," 2010 20th International Crimean Conference "Microwave & Telecommunication Technology", Sevastopol, Ukraine, 2010, pp. 429–432, doi: 10.1109/CRMICO.2010.5632706.

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.HadamardCode | comm.WalshCode

ブロック

• OVSF Code Generator