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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

  • MIMO Fading Channel block

ライブラリ:
Communications Toolbox / Channels
Communications Toolbox / MIMO

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。処理の詳細については、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)

送信選択入力 (Tx Sel)

受信選択入力 (Rx Sel)

初期時間オフセット入力 (Init Time)

信号出力 (Out1)

オプション チャネル ゲイン出力 (Gain)

OffNSNTN/AN/A非負のスカラーNSNRNS x NP x NT x NR
TxNSNST1 行 NTN/ANSNR
RxNSNTN/A1 行 NRNSNSR
Tx and RxNSNST1 行 NT1 行 NRNSNSR

端子

入力

すべて展開する

入力信号。NSNT 列または NSNST 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][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][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 Time1/[サンプル レート (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][入力端子] に設定します。

データ型: double

出力

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フェージング チャネルの出力データ信号。NSNR 列または NSNSR 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、[チャネル パス ゲインの出力] を選択します。

パラメーター

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ブロック パラメーターを対話的に編集するには、プロパティ インスペクターを使用します。Simulink ツールストリップの [シミュレーション] タブの [準備] ギャラリーで [プロパティ インスペクター] を選択します。

[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。[入力からサンプル レートを継承] を選択した場合、サンプル レートは NS/TS です。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、[入力からサンプル レートを継承] が選択されていない場合に表示されます。

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。

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)] と同じでなければなりません。

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)] 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]Rician に設定すると表示されます。

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] 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] 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]Rician に設定すると表示されます。

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] 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] 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]Rician に設定すると表示されます。

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 ([サンプル レート (Hz)]/10)/fc 以下で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です。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。

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 cell 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 cell 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)] 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)] がゼロより大きい場合に適用されます。

[Technique for generating fading samples][Sum of sinusoids] に設定した場合、[Doppler spectrum]doppler('Jakes') で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]

  • 送信アンテナ数および受信アンテナ数を指定するには、'None' を選択します。

  • 送信および受信空間相関行列を別途指定するには、'Spatial Tx Rx' を選択します。送信 (NT) および受信 (NR) アンテナ数は、[Transmit spatial correlation] および [Receive spatial correlation] パラメーターの次元から導き出されます。

  • チャネル全体に単一の相関行列を指定するには、'Combined' を選択します。NTNR の積は、[Combined spatial correlation] の次元から導き出されます。

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]None または Combined に設定すると表示されます。

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]None に設定すると表示されます。

送信機の空間相関を、複素数値または実数値から成る NTNT 列の行列または NT×NT×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、NP[Discrete path delays (s)] パラメーターの値に等しくなります。

  • [Discrete path delays (s)] をスカラーに設定した場合、チャネルは周波数フラットになり、[Transmit spatial correlation]NTNT 列のエルミート行列になります。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)] をベクトルに設定した場合、チャネルは周波数選択性になり、[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]NT×NT×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]Separate Tx Rx に設定すると表示されます。

受信機の空間相関を、複素数値または実数値から成る NRNR 列の行列または NR×NR×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、NP[Discrete path delays (s)] パラメーターの値に等しくなります。

  • [Discrete path delays (s)] をスカラーに設定した場合、チャネルは周波数フラットになり、[Receive spatial correlation]NRNR 列のエルミート行列になります。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)] をベクトルに設定した場合、チャネルは周波数選択性になり、[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]NR×NR×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]Separate Tx Rx に設定すると表示されます。

組み合わせた空間相関行列を、実数値または複素数値から成る NTRNTR 列の行列または NTR×NTR×NP の配列として指定します。NTR = (NTNR) です。また、NP は、[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。

  • [Discrete path delays (s)] をスカラーに設定した場合、チャネルは周波数フラットになり、[Combined spatial correlation]NTRNTR 列のエルミート行列になります。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)] をベクトルに設定した場合、チャネルは周波数選択性になり、[Combined spatial correlation] を行列として指定できます。各パスは同じ空間相関行列をもちます。

  • また、[Combined spatial correlation]NTR×NTR×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組み合わせた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]Combined に設定すると表示されます。

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] の設定追加される入力端子
Offなし
TxTx Sel
RxRx Sel
Tx and RxTx 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][Sum of sinusoids] に設定すると表示されます。

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。

  • [Initial time source][プロパティ] に設定した場合、[Initial time (s)] を使用して初期時間オフセットを設定します。

  • [Initial time source][入力端子] に設定した場合、その入力端子 Init Time を使用して初期時間オフセットを設定します。

依存関係

このパラメーターは、[Technique for generating fading samples][Sum of sinusoids] に設定すると表示されます。

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/[サンプル レート (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][Sum of sinusoids] に設定し、[Initial time source][プロパティ] に設定すると表示されます。

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、[ゲイン] 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。詳細については、チャネルの可視化を参照してください。

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、[チャネルの可視化][インパルス応答][周波数応答]、または [Impulse and frequency responses] に設定すると表示されます。

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)] 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、[チャネルの可視化][Doppler spectrum] に設定すると表示されます。

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

すべて展開する

参考

ブロック

関数

オブジェクト