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OSTBC Combiner

直交空間時間ブロック符号 (OSTBC) に従った、受信信号の入力とチャネル推定との組み合わせ

ライブラリ

MIMO

  • OSTBC Combiner block

説明

OSTBC Combiner ブロックは、(すべての受信アンテナからの) 入力信号とチャネル推定信号を組み合わせて、OSTBC を使用して符号化されたシンボルの軟情報を抽出します。入力信号の推定はそれぞれの符号語ブロック伝送中に一定ではない可能性があるので、組み合わせアルゴリズムは符号語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。シンボルの復調器または復号化器は、MIMO 通信システムの Combiner ブロックに従います。

ブロックは、各シンボルを個別に組み合わせる操作を実施します。組み合わせアルゴリズムは OSTBC の構造によって異なります。詳細は、このヘルプ ページのOSTBC 組み合わせアルゴリズムの節を参照してください。

次元

OSTBC 送信の時間領域と空間領域に沿って、ブロックは組み合わせの計算が無関係であるオプションの次元をサポートします。この次元は OFDM ベースのアプリケーション用の周波数領域として考えることができます。次の図は、OSTBC Combiner ブロックの入力と出力用にサポートされる次元を示しています。

次の表は、ブロックの各変数を説明しています。

変数説明
F追加の次元。通常は周波数次元。組み合わせ計算はこの次元とは無関係です。
N送信アンテナの数。
M受信アンテナの数。
T時間領域の出力シンボル シーケンス長。
Rコードのシンボル レート。

メモ

2 つの入力において、T/R は時間領域のシンボル シーケンス長です。

F は任意の正の整数にできます。M は [Number of receive antennas] パラメーターで示される 1 から 8 までにできます。 N は [Number of transmit antennas] パラメーターで示される 2、3、または 4 にできます。時間領域長 T/R は符号語ブロック長の倍数でなければなりません (Alamouti には 2、他のすべての OSTBC には 4)。N =2 の場合、T/R は 2 の倍数でなければなりません。N > 2 の場合、T/R は 4 の倍数でなければなりません。2 アンテナに対する R の既定値は 1 です。2 アンテナより多い場合、R は 34 または 12 です。

ブロックに対してサポートされる次元は、F および M の値に依存しています。1 つの受信アンテナ (M = 1) に対しては、受信信号入力は、F の値に従って、列ベクトルまたは非スパースの 2 次元行列でなければなりません。対応するチャネル推定入力は、非スパースの 2 次元または 3 次元行列にしなければなりません。

1 つよりも多い受信アンテナ (M > 1) に対しては、受信信号入力は、F の値に従って、非スパースの 2 次元または 3 次元行列でなければなりません。それに従い、チャネル推定入力は F の値に従って 3 次元または 4 次元行列でなければなりません。

ブロックの次元伝播を理解するために、次の表を参照してください。

 入力 1 (受信信号)入力 2 (チャネル推定)出力
F = 1 および M = 1列ベクトル2 次元列ベクトル
F = 1 および M > 12 次元3 次元列ベクトル
F > 1 および M = 12 次元3 次元2 次元
F > 1 および M > 13 次元4 次元2 次元

データ型

各ブロックの端子でサポートされるデータ型については、このページのサポートされているデータ型の表を参照してください。出力信号は、入力からデータ型を継承します。ブロックは、2 つの入力の異なる固定小数点プロパティをサポートします。固定小数点信号の場合、出力語長と小数部の長さはブロックのマスク パラメーター設定に依存しています。このブロックの固定小数点データ伝播の詳細は、「固定小数点信号」を参照してください。

フレーム

出力は受信信号入力のフレームを継承します。列ベクトルまたは非スパース 2 次元行列入力信号のどちらかに対して、入力はフレームベースまたはサンプルベースのどちらかにできます。3 次元または 4 次元の行列入力信号はサンプルベースの入力でなければなりません。

OSTBC 組み合わせアルゴリズム

OSTBC Combiner ブロックでは、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。[Rate] および [Number of transmit antennas] の選択に従い、次の表に示されるアルゴリズムの 1 つを選択できます。

送信アンテナレート符号語ブロック長ごとの計算アルゴリズム
21

(s^1s^2)=1H2j=1M(h1,j*r1,j+h2,jr2,j*h2,*jr1,jh1,jr2,j*)

31/2

(s^1s^2)=1H2j=1M(h1,j*r1,j+h2,jr2,j*+h3,*jr3,jh2,*jr1,jh1,jr2,j*h3,jr4,j*)

33/4

(s^1s^2s^3)=1H2j=1M(h1,j*r1,j+h2,jr2,j*h3,jr3,j*h2,*jr1,jh1,jr2,j*h3,jr4,j*h3,j*r1,j+h1,jr3,j*+h2,jr4,j*)

41/2

(s^1s^2)=1H2j=1M(h1,j*r1,j+h2,jr2,j*+h3,j*3,jr3,j+h4,jr4,j*h2,*jr1,jh1,jr2,j*+h4,j*r3,jh3,jr4,j*)

43/4

(s^1s^2s^3)=1H2j=1M(h1,j*r1,j+h2,jr2,j*h3,jr3,j*h4*,jr4jh2,*jr1jh1,jr2,j*+h4*,jr3,jh3,jr4,j*h3,*jr1j+h4,j*r2,j+h1,jr3,j*+h2,jr4,j*)

s^k は OSTBC 符号語行列で推定 k 番目のシンボルを表します。hij は i 番目の送信アンテナと j 番目の受信アンテナからチャネル用の推定を表します。i と j の値は、それぞれ 1 から N (送信アンテナの数) までと、M (受信アンテナの数) までの範囲になります。rlj は、符号語ブロックごとの 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 から符号語ブロック長までの範囲になります。H2 はリンクごとのチャネル電力の総和、つまり H2=i=1Nj=1Mhij2 を表します。

固定小数点信号

1 つの受信アンテナのある Alamouti コードに対する s^1 に次の式を使用して、固定小数点信号に使用するデータ型を強調表示します。

s^1=h1,1,*r1,1+h2,1,r2,1*H2=h1,1,*r1,1+h2,1,r2,1*h1,1h1,1,*+h2,1,h2,1*


この式では、[Product output][Accumulator] 用のデータ型は分子の積と総和に対応します。同様に、[Energy product output][Energy accumulator] のタイプは分母の積と総和に対応します。

1 つの受信アンテナのある Alamouti コードの計算を組み合わせた s1 用の信号の流れ図

次の式は、Alamouti コード用の複数の受信アンテナで固定小数点信号の OSTBC Combiner ブロック内で使用されるデータ型を示しています。ここで、M は受信アンテナの数を表します。
s^1=h1,1,*r1,1+h2,1,r2,1*+h1,2*r1,2+h2,2r2,2*+...+h1,M,*r1,M+h2,Mr2,M*h1,1h1,1*+h2,1h2,1*+h1,2h1,2*+h2,2h2,2*+...+h1,Mh1,M*+h2,M,h2,M*

a + ib および c + id の複素数乗算用の信号の流れ図

2 進小数点スケーリングの場合、WLp と FLp を指定することはできません。その代わりに、ブロックは WLa および FLa から暗黙的にこれらの値を決定します。

[Product output][Energy product output] の内部ルールは次のとおりです。

  • [Inherit via internal rule] を選択すると、内部ルールは WLp と FLp を判断する。そのため、WLa = WLp + 1 および FLa = FLp である。

  • [Binary point scaling] の場合、WLa と FLa を指定する。そのため、WLp = WLa –1 および FLa = FLp である。

内部ルールが [Accumulator][Energy Accumulator] にどのように適用されるかの詳細は、内部ルールによる継承を参照してください。

パラメーター

Number of transmit antennas

送信アンテナの数を設定します。ブロックは、2、3、または 4 の送信アンテナをサポートします。値は既定の設定で 2 になります。

Rate

コードのシンボル レートを設定します。3/4 または 1/2 のいずれかを指定できます。このフィールドは、2 よりも多くの送信アンテナを使用するときにだけ表示されます。このフィールドの既定値は、2 よりも多くの送信アンテナの場合、34 になります。2 つの送信アンテナの場合、レート オプションは存在せず、暗黙の (既定値) レートは既定で 1 になります。

Number of receive antennas

ブロックが信号ストリームを受信するために使用するアンテナ数。ブロックは 1 から 8 までの受信アンテナをサポートします。値は既定の設定で 1 になります。

Rounding mode

固定小数点計算の丸めモードを設定します。指定されたデータ型とスケーリングでは値を正確に表現できない場合、ブロックは丸めモードを使用します。丸めが発生したときに、値は表現可能な数に丸められます。詳細は、丸め (Fixed-Point Designer)を参照してください。

整数オーバーフローで飽和

固定小数点計算のオーバーフロー モードを設定します。固定小数点計算の大きさの結果が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は、このパラメーターで使用する手法を指定します。詳細は、精度と範囲を参照してください。

Product Output

多様性の組み合わせに対する分子の複素数積。詳細は、このヘルプ ページの「固定小数点信号」を参照してください。

アキュムレータ

多様性の組み合わせに対する分子の総和。

さらなる計算用に加算結果を保持しなければならない固定小数点の Communications Toolbox™ ブロックでは、通常、アキュムレータのデータ型とスケーリングを指定できます。そのようなブロックのほとんどは、加算の前にアキュムレータ データ型にキャストします。

[Accumulator—Mode] パラメーターを使用して、アキュムレータの語長と小数部の長さの特定方法を指定します。

  • [Inherit via internal rule] を選択すると、アキュムレータ出力の語長と小数部の長さが自動的に計算されます。詳細は、内部ルールによる継承を参照してください。

  • [乗算出力と同じ] を選択すると、これらの特性は乗算出力の特性と一致します。

  • [Same as input] を選択すると、これらの特性はブロックへの最初の入力の特性と一致します。

  • [Binary point scaling] を選択すると、アキュムレータの語長と小数部の長さをビット単位で入力できます。

  • [Slope and bias scaling] を選択すると、語長 (ビット単位) とアキュムレータの勾配を入力できます。DSP System Toolbox™ ソフトウェアのすべての信号のバイアスは 0 です。

Energy product output

MIMO チャネルでの合計エネルギーを計算するための分母の複素数積。

Energy accumulator

MIMO チャネルでの合計エネルギーを計算するための分母の総和。

Division output

MIMO チャネルの合計エネルギーによって組み合わされた正規化多様性。

サポートされているデータ型

端子サポートされているデータ型
Rx
  • 倍精度浮動小数点

  • 単精度浮動小数点

  • 符号付き固定小数点

cEst
  • 倍精度浮動小数点

  • 単精度浮動小数点

  • 符号付き固定小数点

Out
  • 倍精度浮動小数点

  • 単精度浮動小数点

  • 符号付き固定小数点

このブロックの使用例については、3x2 レイリー フェージング チャネルに対する OSTBC を参照してください。モデルは、独立したフェージング リンクと AWGN を使用して BPSK 変調のある 3 つの送信アンテナと 2 つの受信アンテナ用に符号化率 ¾ の OSTBC を使用することを示します。

また、MATLAB® コマンド ラインで「commtcmostbc」と入力すると、「OSTBC と TCM の連結」の例でこのブロックを確認できます。

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。

参考

ブロック

R2009a で導入