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MIMO Fading Channel

MIMO マルチパス フェージング チャネルによる入力信号のフィルター処理

  • ライブラリ:
  • Communications Toolbox / Channels

    Communications Toolbox / MIMO

  • MIMO Fading Channel block

説明

MIMO Fading Channel ブロックは、多入力多出力 (MIMO) マルチパス フェージング チャネルからの入力信号をフィルター処理します。このブロックはレイリーとライスの両方のフェージング チャネルをモデル化し、リンク間の空間相関のモデル化にはクロネッカー モデルを使用します。処理の詳細は、アルゴリズムの節を参照してください。

信号の次元

入力端子および出力端子の信号の使用可能性と次元は、以下のものによります。

Antenna Selection パラメーター

信号入力 (in, ininin)

送信選択入力 (Tx Sel, Tx SelTx SelTx Sel)

受信選択入力 (Rx Sel, Rx SelRx SelRx Sel)

初期時間オフセット入力 (Init Time, Init TimeInit TimeInit Time)

信号入力 (Out1, Out1Out1Out1)

オプション チャネル ゲイン出力 (Gain, GainGainGain)

OffNS 行 NTN/AN/A非負のスカラーNS 行 NRNS x NP x NT x NR
TxNS 行 NST1 行 NTN/ANS 行 NR
RxNS 行 NTN/A1 行 NRNS 行 NSR
Tx and RxNS 行 NST1 行 NT1 行 NRNS 行 NSR

端子

入力

すべて展開する

入力信号。NS 行 NT 列または NS 行 NST 列の行列として指定します。

  • NS は、入力信号中のサンプルの数を示します。

  • NT は、送信アンテナの数を表します。

  • NST は、選択された送信アンテナの数を表します。

データ型: double | single
複素数のサポート: あり

アクティブな送信アンテナを選択します。1 行 NT 列のバイナリ ベクトルとして指定します。NT は、送信アンテナの数を表します。1 に設定された要素は選択されたアンテナのインデックスを識別し、0 に設定された要素は選択されていないアンテナのインデックスを識別します。

依存関係

この端子を有効にするには、[メイン] タブで、Antenna selection, Antenna selectionAntenna selectionAntenna selection[Tx] または [Tx and Rx] に設定します。

データ型: double

アクティブな受信アンテナを選択します。1 行 NR 列のバイナリ ベクトルとして指定します。NR は、受信アンテナの数を表します。1 に設定された要素は選択されたアンテナのインデックスを識別し、0 に設定された要素は選択されていないアンテナのインデックスを識別します。

依存関係

この端子を有効にするには、[メイン] タブで、Antenna selection, Antenna selectionAntenna selectionAntenna selection[Rx] または [Tx and Rx] に設定します。

データ型: double

フェージング モデルの初期時間オフセット (秒)。非負のスカラーで指定します。

[Init Time] は、最後のフレーム終了時間よりも大きくなければなりません。[Init Time]1/Sample rate (Hz), Sample rate (Hz)Sample rate (Hz)Sample rate (Hz) の倍数でない場合、最も近い整数方向のサンプル位置に切り上げられます。

依存関係

この端子を有効にするには、[Realization] タブで、Initial time source, Initial time sourceInitial time sourceInitial time source[Input port] に設定します。

データ型: double

出力

すべて展開する

フェージング チャネルの出力データ信号。NS 行 NR 列または NS 行 NSR 列の行列として返されます。

  • NS は、入力信号中のサンプルの数を示します。

  • NR は、受信アンテナの数を表します。

  • NSR は、選択された受信アンテナの数を表します。

潜在的なフェージング処理の離散パス ゲイン。NS x NP x NT x NR の配列として返されます。

  • NS は、入力信号中のサンプルの数を示します。

  • NP は、チャネル パスの数を表します。

  • NT は、送信アンテナの数を表します。

  • NR は、受信アンテナの数を表します。

選択されていないパスのエントリは、NaN で埋められます。

依存関係

この端子を有効にするには、[Realization] タブで、Output channel path gains, Output channel path gainsOutput channel path gainsOutput channel path gains を選択します。

パラメーター

すべて展開する

[メイン] タブ

マルチパス パラメーター (周波数選択性)

処理時に入力信号のサンプルレートを使用するには、このパラメーターを選択します。Inherit sample rate from input を選択した場合、サンプルレートは NS/TS です。ここで、NS は入力サンプルの数であり、TS はモデル サンプル時間です。

入力信号のサンプルレート。正のスカラーとしてヘルツ単位で指定します。モデル設定を一致させるには、サンプルレートを NS/TS に設定します。ここで、NS は入力サンプルの数であり、TS はモデル サンプル時間です。

依存関係

このパラメーターは、Inherit sample rate from input, Inherit sample rate from inputInherit sample rate from inputInherit sample rate from input が選択されていない場合に表示されます。

データ型: double

各離散パスの遅延 (秒)。非負のスカラーまたは行ベクトルとして指定します。

  • [Discrete path delays (s)] にスカラーを設定すると、MIMO チャネルは周波数フラットになります。

  • [Discrete path delays (s)] にベクトルを設定すると、MIMO チャネルは周波数選択性になります。

データ型: double

各離散パスの平均ゲイン (デシベル)。スカラーまたは行ベクトルとして指定します。[Average path gains (dB)] のサイズは Discrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) と同じでなければなりません。

データ型: double

このパラメーターを選択すると、フェージング処理が正規化され、長時間で平均したパス ゲインの強度の総和は 0 dB になります。

チャネルのフェージング分布。[Rayleigh] または [Rician] のいずれかを選択します。

ライス フェージング チャネルの K ファクター。正のスカラーまたは非負の値の 1 行 NP 列のベクトルとして指定します。NP は、Discrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) パラメーターの値と等しくなります。

  • [K-factors] がスカラーの場合、最初の離散パスはライス K ファクターが [K-factors] のライス フェージング処理です。残りの離散パスは、独立したレイリー フェージング処理になります。

  • [K-factors] が行ベクトルの場合、[K-factors] ベクトルの正の要素に対応する離散パスは、この要素によってライス K ファクターが指定されるライス フェージング処理です。[K-factors] ベクトルのゼロ値の要素に対応する離散パスはレイリー フェージング処理です。少なくとも 1 つの要素の値は非ゼロでなければなりません。

依存関係

このパラメーターは、Fading distribution, Fading distributionFading distributionFading distributionRician の場合に表示されます。

データ型: double

ライス フェージング チャネルの見通し内成分のドップラー シフト (ヘルツ単位)。スカラーまたは行ベクトルとして指定します。このパラメーターは、K-factors, K-factorsK-factorsK-factors と同じサイズでなければなりません。

  • [LOS path Doppler shifts (Hz)] をスカラーに設定した場合、この値は、ライス フェージング処理である最初の離散パスの見通し内成分のドップラー シフトを表します。

  • [LOS path Doppler shifts (Hz)] を行ベクトルに設定した場合、ライス フェージング処理である離散パスは、K-factors, K-factorsK-factorsK-factors ベクトルの正の要素に対応する [LOS path Doppler shifts (Hz)] の要素によって指定される見通し内成分のドップラー シフトをもちます。

依存関係

このパラメーターは、Fading distribution, Fading distributionFading distributionFading distributionRician の場合に表示されます。

データ型: double

ライス フェージング チャネルの見通し内成分の初期位相 (ラジアン単位)。スカラーまたは行ベクトルとして指定します。このパラメーターは、K-factors, K-factorsK-factorsK-factors と同じサイズでなければなりません。

  • [LOS path initial phases (rad)] をスカラーに設定した場合、この値は、ライス フェージング処理である最初の離散パスの見通し内成分の初期位相を表します。

  • [LOS path initial phases (rad)] を行ベクトルに設定した場合、ライス フェージング処理である離散パスは、K-factors, K-factorsK-factorsK-factors ベクトルの正の要素に対応する [LOS path initial phases (rad)] の要素によって指定される見通し内成分の初期位相をもちます。

依存関係

このパラメーターは、Fading distribution, Fading distributionFading distributionFading distributionRician の場合に表示されます。

データ型: double

ドップラー パラメーター (時間分散)

すべてのチャネル パスの最大ドップラー シフト (ヘルツ単位)。非負のスカラーとして指定します。

[Maximum Doppler shift (Hz)] は各パスについて (Sample rate (Hz), Sample rate (Hz)Sample rate (Hz)Sample rate (Hz)/10)/fc より小さくなければなりません。ここで fc はそのパスのカットオフ周波数係数を表します。詳細については、カットオフ周波数係数を参照してください。

データ型: double

すべてのチャネル パスのドップラー スペクトルの形状。関数 doppler から返される単一のドップラー スペクトル構造体またはそのような構造の 1 行 NP 列のセル配列として指定します。このパラメーターの既定値は Jakes ドップラー スペクトル (doppler('Jakes')) です。

  • doppler に単一の呼び出しを割り当てると、すべてのパスは同じ指定されたドップラー スペクトルをもちます。

  • 1 行 NP 列のセル配列の呼び出しを、任意の指定された構文を使用して doppler に割り当てると、各パスは、配列の対応するドップラー スペクトル構造体により指定されるドップラー スペクトルをもちます。この場合、NP は、Discrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) パラメーターの値と等しくなります。

依存関係

このパラメーターは、Maximum Doppler shift (Hz), Maximum Doppler shift (Hz)Maximum Doppler shift (Hz)Maximum Doppler shift (Hz) がゼロより大きい場合に適用されます。

Technique for generating fading samples, Technique for generating fading samplesTechnique for generating fading samplesTechnique for generating fading samples パラメーターが [Sum of sinusoids] に設定されている場合は、Doppler spectrum, Doppler spectrumDoppler spectrumDoppler spectrum は、doppler('Jakes') にしなければなりません。

アンテナ パラメーター (空間分散)

空間相関モードを次から選択します。[None][Separate Tx Rx]、または [Combined]

送信アンテナの数。正の整数として指定します。

依存関係

このパラメーターは、Specify spatial correlation, Specify spatial correlationSpecify spatial correlationSpecify spatial correlationNone または Combined の場合に表示されます。

データ型: double

受信アンテナの数。正の整数として指定します。

依存関係

このパラメーターは、Specify spatial correlation, Specify spatial correlationSpecify spatial correlationSpecify spatial correlationNone の場合に表示されます。

データ型: double

送信機の空間相関を、NT 行 NT 列の行列または NT x NT x NP の配列として指定します。NT は、送信アンテナの数です。また、NPDiscrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) パラメーターの値に等しくなります。

  • [Discrete path delays (s)] がスカラーの場合は、チャネルが周波数フラットであり、[Transmit spatial correlation] は NT 行 NT 列のエルミート行列です。非対角要素の振幅は、対応する対角要素の幾何平均よりも小さくなければなりません。

  • [Discrete path delays (s)] がベクトルの場合は、チャネルに周波数選択性があり、[Transmit spatial correlation] を行列として指定できます。各パスは同じ送信空間相関行列をもちます。

  • また、[Transmit spatial correlation] は NT x NT x NP の配列として指定できます。ここで、各パスはそれぞれ異なる送信空間相関行列をもちます。

依存関係

このパラメーターは、Specify spatial correlation, Specify spatial correlationSpecify spatial correlationSpecify spatial correlationSeparate Tx Rx の場合に表示されます。

データ型: double
複素数のサポート: あり

受信機の空間相関を、NR 行 NR 列の行列または NR x NR x NP の配列として指定します。NR は、受信アンテナの数です。また、NPDiscrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) パラメーターの値に等しくなります。

  • [Discrete path delays (s)] がスカラーの場合は、チャネルが周波数フラットであり、[Receive spatial correlation] は NR 行 NR 列のエルミート行列です。非対角要素の振幅は、対応する対角要素の幾何平均よりも小さくなければなりません。

  • [Discrete path delays (s)] がベクトルの場合は、チャネルに周波数選択性があり、[Receive spatial correlation] を行列として指定できます。各パスは同じ受信空間相関行列をもちます。

  • また、[Receive spatial correlation] は NR x NR x NP の配列として指定できます。ここで、各パスはそれぞれ異なる受信空間相関行列をもちます。

依存関係

このパラメーターは、Specify spatial correlation, Specify spatial correlationSpecify spatial correlationSpecify spatial correlationSeparate Tx Rx の場合に表示されます。

データ型: double
複素数のサポート: あり

組み合わせた空間相関行列を NTR 行 NTR 列の行列または NTR x NTR x NP の配列として指定します。ここで、NTR = (NT ✕ NR) です。また、NP は、Discrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) パラメーターによって指定された遅延パスの数に等しくなります。

依存関係

このパラメーターは、Specify spatial correlation, Specify spatial correlationSpecify spatial correlationSpecify spatial correlationCombined の場合に表示されます。

データ型: double
複素数のサポート: あり

このパラメーターを選択すると、受信アンテナの数によってチャネル出力が正規化されます。

コンパイル タイプ。[コード生成] または [インタープリター型実行] として指定します。

選択するアンテナ モードは、ブロックの追加の入力ポートに対応します。

[Antenna selection] 設定追加される入力端子
OffNone
TxTx Sel
RxRx Sel
Tx and Rx[Tx Sel][Rx Sel]

[Realization] タブ

チャネルのモデル化手法を、[Filtered Gaussian noise] または [Sum of sinusoids] のいずれかから選択します。

フェージング処理のモデル化に使用される正弦波の数。正の整数で指定します。

依存関係

このパラメーターは、Technique for generating fading samples, Technique for generating fading samplesTechnique for generating fading samplesTechnique for generating fading samples[Sum of sinusoids] の場合に表示されます。

フェージング モデルの初期時間オフセットのソースを、[Property] または [Input port] のいずれかで示します。

依存関係

このパラメーターは、Technique for generating fading samples, Technique for generating fading samplesTechnique for generating fading samplesTechnique for generating fading samples[Sum of sinusoids] の場合に表示されます。

フェージング モデルの初期時間オフセット。非負のスカラーで指定します。

Initial time (s)1/Sample rate (Hz), Sample rate (Hz)Sample rate (Hz)Sample rate (Hz) の倍数でない場合、最も近い整数方向のサンプル位置に切り上げられます。

依存関係

このパラメーターは、Technique for generating fading samples, Technique for generating fading samplesTechnique for generating fading samplesTechnique for generating fading samples[Sum of sinusoids] であり、Initial time source, Initial time sourceInitial time sourceInitial time source[Property] に設定されている場合に表示されます。

このブロックの乱数発生器の初期シード。非負の整数として指定します。

このパラメーターを選択すると、Gain, GainGainGain 出力端子がブロックに追加され、潜在的なフェージング処理のチャネル パス ゲインが出力されます。

[Visualization] タブ

チャネル可視化を次から選択します。[Off][Impulse response][Frequency response][Doppler spectrum]、または [Impulse and frequency responses]。可視化がオンの場合、インパルス応答やドップラー スペクトルなどの選択したチャネルの特性が別のウィンドウに表示されます。詳細はチャネルの可視化を参照してください。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、Technique for generating fading samples パラメーターを [Filtered Gaussian noise] に設定します。

表示する送受信アンテナ ペア。1 行 2 列の行ベクトルとして指定します。ここで、最初の要素は目的とする送信アンテナ、2 番目は目的とする受信アンテナに対応します。現時点では、単一のペアのみを表示できます。

依存関係

このパラメーターは、Channel visualization[Off] ではない場合に表示されます。

表示するサンプルの割合を次から選択します。[10%][25%][50%]、または [100%]。パーセンテージを大きくすると表示の精度が向上しますが、シミュレーションの速度が低下します。

依存関係

このパラメーターは、Channel visualization, Channel visualizationChannel visualizationChannel visualization[Impulse response][Frequency response] または [Impulse and frequency responses] に設定されている場合に表示されます。

表示されるドップラー スペクトルのパス。正の整数 1 から NP として指定します。ここで、NP は、Discrete path delays (s), Discrete path delays (s)Discrete path delays (s)Discrete path delays (s) パラメーターの値に等しくなります。

依存関係

このパラメーターは、Channel visualization, Channel visualizationChannel visualizationChannel visualization[Doppler spectrum] の場合に表示されます。

ブロックの特性

データ型

double | single

多次元信号

あり

可変サイズの信号

あり

アルゴリズム

すべて展開する

リンクごとのフェージング処理はマルチパス フェージング チャネルのシミュレーションの方法論に従い、すべての MIMO チャネルのリンクについて同じパラメーター (NT × NR) を想定しています。各リンクには、そのリンクに対するすべてのマルチパスが含まれます。

参照

[1] Oestges, C., and B. Clerckx. MIMO Wireless Communications: From Real-World Propagation to Space-Time Code Design. Academic Press, 2007.

[2] Correira, L. M. Mobile Broadband Multimedia Networks: Techniques, Models and Tools for 4G. Academic Press, 2006.

[3] Kermoal, J. P., L. Schumacher, K. I. Pedersen, P. E. Mogensen, and F. Frederiksen. "A stochastic MIMO radio channel model with experimental validation." IEEE Journal on Selected Areas of Communications. Vol. 20, Number 6, 2002, pp. 1211–1226.

[4] Jeruchim, M., P. Balaban, and K. S. Shanmugan. Simulation of Communication Systems. Second Edition. New York: Kluwer Academic/Plenum, 2000.

[5] Pätzold, Matthias, Cheng-Xiang Wang, and Bjorn Olav Hogstand. "Two New Sum-of-Sinusoids-Based Methods for the Efficient Generation of Multiple Uncorrelated Rayleigh Fading Waveforms." IEEE Transactions on Wireless Communications. Vol. 8, Number 6, 2009, pp. 3122–3131.

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。

バージョン履歴

R2013b で導入

参考

ブロック

関数

オブジェクト