pskmod

M-PSK 法を使用した信号の変調

構文

Y = pskmod(X,M)

Y = pskmod(X,M,phaseoffset)

Y = pskmod(X,M,phaseoffset,symorder)

Y = pskmod(X,M,Name=Value)

説明

Y = pskmod(X,M) は、M-Ary 位相偏移変調 (M-PSK) 方式を使用して入力信号 X を変調します。M は変調次数を指定します。

Y = pskmod(X,M,phaseoffset) は、M-PSK コンスタレーションの位相オフセットを指定します。

Y = pskmod(X,M,phaseoffset,symorder) は、M-PSK コンスタレーションのシンボル順序を指定します。

Y = pskmod(X,M,Name=Value) は、前述の構文のいずれかを使用してオプションの名前と値の引数を指定します。たとえば、pskmod(Y,M,PlotConstellation=true) は、変調次数 M を使用して変調し、コンスタレーションをプロットします。名前と値の引数は、他のすべての入力引数の後で指定します。

例

PSK 信号の変調

QPSK 信号と 16-PSK 信号を変調し、コンスタレーションをプロットします。

QPSK

変調次数を 4 に設定します。

M = 4;

ランダム データ シンボルを生成します。

data = randi([0 M-1],1000,1);

データ シンボルを変調します。

txSig = pskmod(data,M,pi/M);

ホワイト ノイズを通して信号を渡し、そのコンスタレーションをプロットします。

rxSig = awgn(txSig,20);
scatterplot(rxSig)

16-PSK

変調次数を 4 から 16 に変更します。

M = 16;

ランダム データ シンボルを生成します。

data = randi([0 M-1],1000,1);

データ シンボルを変調します。

txSig = pskmod(data,M,pi/M);

ホワイト ノイズを通して信号を渡し、そのコンスタレーションをプロットします。

rxSig = awgn(txSig,20);
scatterplot(rxSig)

AWGN 環境下の QPSK 信号の変調と復調

ランダムなシンボルを生成します。

dataIn = randi([0 3],1000,1);

データを QPSK 変調します。

txSig = pskmod(dataIn,4,pi/4);

AWGN チャネルを通して信号を渡します。

rxSig = awgn(txSig,10);

受信信号を復調し、シンボル エラーの数を計算します。

dataOut = pskdemod(rxSig,4,pi/4);
numErrs = symerr(dataIn,dataOut)

numErrs = 
3

PSK シンボル マッピング

変調次数を設定し、コンスタレーション点の完全なセットを含むデータ シーケンスを作成します。

M = 8;
data = (0:M-1);
phaseoffset = 0;

変調および復調されたグレイ符号化データおよびバイナリ符号化データに対する 8-PSK シンボル マッピングのプロット コンスタレーションを可視化します。

symgray = pskmod(data,M,phaseoffset,'gray',PlotConstellation=true, ...
          InputType='integer');

mapgray = pskdemod(symgray,M,phaseoffset,'gray',OutputType='integer');
symbin = pskmod(data,M,phaseoffset,'bin');
mapbin = pskdemod(symbin,M,phaseoffset,'bin',PlotConstellation=true, ...
         OutputType='bit');

入力引数

X — 入力信号

スカラー | ベクトル | 行列

入力信号。正の整数のスカラー、ベクトル、または行列として指定します。X の要素は、バイナリまたは [0, M - 1] の範囲の整数値でなければなりません。ここで M は変調次数です。

メモ

入力信号をバイナリの要素として処理するには、名前と値の引数 InputType を 'bit' に設定します。バイナリ入力の場合、行数は log₂(M) の整数倍でなければなりません。この関数は、log₂(M) ビットのグループをシンボルにマッピングします。ここで、最初のビットは MSB を表し、最後のビットは LSB を表します。

依存関係

データ型が logical である入力信号の場合、InputType を 'bit' に設定しなければなりません。

データ型: double | single | int8 | int16 | int32 | uint8 | uint16 | uint32 | logical

M — 変調次数

正の整数

変調次数。1 より大きい整数値として指定します。

データ型: double

phaseoffset — Phase offset

0 (既定値) | スカラー

PSK コンスタレーションの位相オフセット (ラジアン単位)。スカラーとして指定します。

データ型: double

symorder — シンボルの順序

'gray' (既定値) | 'bin' | ベクトル

シンボルの順序。'gray'、'bin' またはベクトルで指定します。この引数は、どのようにバイナリ ベクトルを対応する整数に割り当てるかを指定します。

• 'gray' — グレイ符号の順序を使用します。

• 'bin' — バイナリ符号の順序を使用します。

• ベクトル –– カスタムのシンボル順序を使用します。ベクトルの長さは M で、範囲 [0, M – 1] 内の一意の値を含みます。最初の要素は、角度 phaseoffset に対応するコンスタレーション点に相関し、続く要素は反時計回りに実行されます。

名前と値の引数

オプションの引数のペアを Name1=Value1,...,NameN=ValueN として指定します。ここで、Name は引数名で、Value は対応する値です。名前と値の引数は他の引数の後に指定しなければなりませんが、ペアの順序は重要ではありません。

例: Y = pskmod(X,M,phaseoffset,symorder,InputType='bit')

InputType — 入力タイプ

'integer' (既定値) | 'bit'

入力タイプ。'integer' または 'bit' として指定します。

• 'integer' –– 入力信号が [0, M – 1] の範囲の整数で構成されます。

• 'bit' –– 入力信号がバイナリ値で構成され、行数が log₂(M) の整数倍でなければなりません。

OutputDataType — 出力のデータ型

'double' (既定値) | 'single'

出力のデータ型。'double' または 'single' として指定します。

PlotConstellation — コンスタレーションをプロットするためのオプション

false または 0 (既定値) | true または 1

コンスタレーションをプロットするためのオプション。logical 0 (false) または logical 1 (true) として指定します。PSK コンスタレーションをプロットするには、'PlotConstellation' を true に設定します。

データ型: logical

出力引数

Y — M-PSK 変調されたベースバンド信号

スカラー | ベクトル | 行列

M-PSK 変調されたベースバンド信号。複素数値のスカラー、ベクトルまたは行列として返されます。Y の列は独立したチャネルを表します。整数入力の場合、出力 Y の次元は入力信号 X と同じになります。ビット入力の場合、Y の行数は X の行数を log₂(M) で除算した値になります。

アルゴリズム

高次の PSK コンスタレーションの場合、バイナリ順序のシンボル マッピングを使用した M-ary PSK 信号の複素ベースバンド形式は次のようになります。

$$s_m(t)=\exp \left(j\left(\frac{2\pi m}{M}+\varphi \right)\right);m\in \{0,1,\dots ,M-1\}.$$

入力がビット用に構成されている場合、log₂(M) ビットのグループが、構成されたシンボル マッピングの複素シンボルを表します。マッピングは、バイナリ符号化、グレイ符号化、またはカスタム符号化できます。

グレイ符号化には、隣接するコンスタレーション点間で変化するビットが 1 つだけであるという利点があるため、ビット エラー レート性能が向上します。

この 8-PSK コンスタレーションではグレイ符号化されたシンボル マッピングが使用されます。

4 を超える変調次数の場合、AWGN 環境下での PSK のビット エラー レートのパフォーマンスが低下します。このグレイ符号化されたマッピングのビット エラー レート プロットでは、QPSK と BPSK の曲線が相互に重なり合っています。

参照

[1] Proakis, John G. Digital Communications. 4th ed. New York: McGraw Hill, 2001.

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。

GPU 配列

Parallel Computing Toolbox™ を使用してグラフィックス処理装置 (GPU) 上で実行することにより、コードを高速化します。

この関数は、GPU 配列の入力をサポートします。詳細については、GPU での MATLAB 関数の実行 (Parallel Computing Toolbox)を参照してください。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

R2024b: GPU 配列のサポートの追加

関数 pskmod において、グラフィックス処理装置 (GPU) でコードを実行するための gpuArray (Parallel Computing Toolbox) オブジェクト処理のサポートが追加されました。

R2022a: 関数に対する新たな拡張

以下のことができるようになりました。

• 引数 InputType によるバイナリ入力の指定。

• 引数 symorder によるカスタム シンボル マッピングの指定。既定は今後 'gray' シンボル マッピングになります。

• ビット単位の対数尤度アルゴリズムまたは近似対数尤度アルゴリズムを使用した軟判定復調の実行

• 引数 OutputDataType によるすべての組み込み数値データ型の指定。

• 引数 PlotConstellation による基準コンスタレーションの可視化。

参考

関数

• pskdemod | qammod | apskmod | mil188qammod

ブロック

• M-PSK Modulator Baseband

トピック

• 位相変調