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Rectangular QAM Modulator Baseband

長方形直交振幅変調を使用して変調する

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ライブラリ:
Communications Toolbox / Modulation / Digital Baseband Modulation / AM
Communications Toolbox HDL Support / Modulation / AM

説明

Rectangular QAM Modulator Baseband ブロックは、矩形格子上のコンスタレーションで M-ary 直交振幅変調を使用して入力信号を変調します。出力は、変調信号のベースバンド表現です。

メモ

すべての電力値は公称インピーダンス 1 オームを想定しています。

例

Simulink でのノイズを含む 16-QAM コンスタレーションのプロット

doc_qam_mod モデルはRectangular QAM Modulator Basebandブロックを使用してランダム データを変調し、AWGN Channelブロックを使用して信号にノイズを適用します。ノイズを含むチャネルを経由してシンボルを渡した後、モデルはConstellation Diagramブロックを使用して、ノイズを含むデータのコンスタレーション ダイアグラムを生成します。ノイズ レベルを増やすと、コンスタレーション点の信号歪みが増加します。

Random Integer Generatorブロックは、16-QAM を適用するように構成された変調器の範囲 [0,15] の整数を生成します。変調信号が AWGN チャネル経由で渡され、結果のシンボルがコンスタレーション ダイアグラムに表示されます。

AWGN チャネルで Eb/N0 を 20 dB に設定してモデルを実行します。

Eb/No を 20 dB から 10 dB に変更します。ノイズの増加を観察します。

端子

入力

In — 入力データ

スカラー | 列ベクトル

入力データ。スカラーまたは列ベクトルとして指定します。入力データは、範囲 [0, (M – 1)] のバイナリ値または整数でなければなりません。ここで、M は [M-ary 数] で指定された変調次数です。[入力タイプ] を使用して、入力データを [整数] または [ビット] として指定します。

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

出力

Out — 出力データ

スカラー | 列ベクトル

矩形 QAM 変調されたベースバンド信号。スカラーまたはベクトルとして返されます。[出力データ型] パラメーターを使用して、出力データ型を指定します。

データ型: single | double | fixed point

パラメーター

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

M-ary 数 — 変調次数

16 (既定値) | 正の整数

変調次数。2 の正の整数乗として指定します。変調次数は信号コンスタレーション点の数を指定します。詳細については、コンスタレーション サイズとスケーリングを参照してください。

入力タイプ — 入力タイプ

Integer (既定値) | ビット

入力タイプ。[整数] または [ビット] として指定し、入力が整数で構成されるかビットのグループで構成されるかを示します。

• [整数] を使用するには、入力信号が [0, (M – 1)] の範囲の整数で構成されなければなりません。M は [M-ary 数] です。

• [ビット] を使用するには、入力信号がバイナリ値を含まなければならず、行数は log₂(M) の整数倍でなければなりません。

詳細については、整数値信号とバイナリ値信号を参照してください。

Constellation ordering — シンボルのマッピング順序

Gray (既定値) | バイナリ | ユーザー定義

シンボルのマッピング順序。[グレイ]、[バイナリ]、または [ユーザー定義] として指定します。このパラメーターは、ブロックが各シンボルをコンスタレーション点にマッピングする方法を決定します。ブロックは、[入力タイプ] の設定に基づいて、入力整数、または log₂(M) 個の入力ビットから成るグループをシンボルにマッピングします。ビットの場合、最初のビットは MSB を表し、最後のビットは LSB を表します。M は [M-ary 数] です。詳細については、整数値信号とバイナリ値信号を参照してください。

コンスタレーション マッピング — ユーザー定義のコンスタレーション マッピング

[0:15] (既定値) | ベクトル

ユーザー定義のコンスタレーション マッピング。範囲 [0, (M – 1)] の一意の整数値をもつ M 要素ベクトルとして指定します。M は [M-ary 数] です。

このベクトルの最初の要素は、コンスタレーションの一番左上の点に対応しており、続く要素は左から右の列方向に実行されます。最後の要素は、一番右下の点に対応します。

依存関係

このパラメーターは、[Constellation ordering] を User-defined に設定すると表示されます。

正規化方式 — コンスタレーションのスケーリング方法

Min. distance between symbols (既定値) | Average Power | Peak Power

コンスタレーションのスケーリング方法。[Min. distance between symbols]、[平均電力]、または [ピーク電力] として指定します。詳細については、コンスタレーション サイズとスケーリングを参照してください。

最小距離 — 最も近い 2 つのコンスタレーション点間の距離

2 (既定値) | 正のスカラー

最も近い 2 つのコンスタレーション点間の距離。正のスカラーとして指定します。

依存関係

このパラメーターは、[正規化方式] を [Min. distance between symbols] に設定すると表示されます。

Average power, referenced to 1 ohm (watts) — 平均電力

1 (既定値) | 正のスカラー

コンスタレーションのシンボルの平均電力 (ワット単位)。正のスカラーとして指定します。電力値は公称インピーダンス 1 オームを想定しています。

依存関係

このパラメーターは、[正規化方式] を [平均電力] に設定すると表示されます。

Peak power, referenced to 1 ohm (watts) — 最大電力

1 (既定値) | 正のスカラー

コンスタレーションのシンボルの最大電力 (ワット単位)。正のスカラーとして指定します。電力値は公称インピーダンス 1 オームを想定しています。

依存関係

このパラメーターは、[正規化方式] を [ピーク電力] に設定すると表示されます。

位相オフセット (rad) — 信号コンスタレーションの回転

0 (既定値) | 数値スカラー

信号コンスタレーションの回転 (ラジアン単位)。数値スカラーとして指定します。

コンスタレーションの表示 — 基準コンスタレーションをプロットするオプション

ボタン

ブロック マスクで [View Constellation] をクリックして、指定したブロック パラメーターの信号コンスタレーションを可視化します。コンスタレーションを表示する前に、パラメーターの設定を適用します。詳細については、変調器ブロックのコンスタレーションの表示を参照してください。

データ型

出力データ型 — 出力データ型

double (既定値) | single | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | 継承: 逆伝播による継承 | <データ型式>

出力のデータ型。次として指定します。[double]、[single]、[fixdt(1,16)]、[fixdt(1,16,0)]、[継承: 逆伝播による継承]、または [<データ型式>]。

• [fixdt(1,16)]、[fixdt(1,16,0)]、または [<データ型式>] とした場合、より詳しい項目を指定するためのパラメーターが有効になります。

• 継承: 逆伝播による継承] とした場合、出力データ型とスケーリングは次のブロックに一致するように設定されます。

データ型の指定に関する詳細については、データ型アシスタントを参照してください。

ブロックの特性

データ型	Boolean | double | fixed pointa, b, c | integer | single
多次元信号	いいえ
可変サイズの信号	はい
a 正方の QAM のみ。 b ''input type'' が ''bit'' に設定されている場合、入力が ufix(1) になります。M-ary 変調で ''input type'' が ''integer'' に設定されている場合、入力が ufix(ceil(log2(M))) になります。 c 固定小数点出力は符号付きでなければなりません。

詳細

データ型アシスタント

[データ型アシスタント] は、データ属性の設定を支援します。[データ型アシスタント] を使用するには、 をクリックします。詳細については、データ型アシスタントを利用したデータ型の指定 (Simulink)を参照してください。

アルゴリズム

整数値信号とバイナリ値信号

[入力タイプ] パラメーターを [Integer] に設定すると、ブロックでは [0, (M–1)] の範囲の整数値が受け入れられます。M は、[M-ary number] ブロック パラメーターで指定される変調次数です。

[Input type] パラメーターが [Bit] に設定されている場合、ブロックは整数を示すバイナリ値入力を受け入れます。ブロックは、バイナリ値信号を K = log₂(M) ビットのグループに集約します。ここで、K はシンボルあたりのビット数、M は変調次数です。入力ベクトルの長さは K の整数倍でなければなりません。この設定では、ブロックは K ビットのグループを受け入れ、そのグループをブロック出力でシンボルにマッピングします。ブロックは K ビットのグループごとに、変調されたシンボルを 1 つ出力します。

[Constellation ordering] パラメーターは、ブロックがバイナリ ワードを信号コンスタレーションのポイントに割り当てる方法を示します。このような割り当ては、入力の同相成分と直交成分に独立して適用されます。

• [Constellation ordering] が [バイナリ] に設定された場合、ブロックは 2 進符号コンスタレーションを使用します。

• [Constellation ordering] が [グレイ] に設定されて K が偶数である場合、ブロックはグレイ符号コンスタレーションを使用します。

• [Constellation ordering] が [グレイ] に設定されて K が奇数である場合、ブロックは、最も近い 2 つの点の差が 1 ビットまたは 2 ビットとなるようにコンスタレーションを符号化します。コンスタレーションは十字になり、下の概略図はどのペア点が 2 ビット異なるかを示します。この図では M = 128 を使用していますが、一般的な場合もこれと同様です。

グレイ符号化とシンボル マッピングの詳細については、ベースバンド デジタル変調、変調器ブロックのコンスタレーションの表示、および[1]を参照してください。同相成分と直交成分は独立して割り当てられるため、グレイ符号の順序と 2 進符号の順序は M = 4 のときに同じになります。

コンスタレーション サイズとスケーリング

信号コンスタレーションは M 個の点で構成されます。ここで、M は [M-ary 数] パラメーターです。M は、ある正の整数 K に対する 2^K の形式をとらなければなりません。ブロックは、[正規化方式] パラメーターの指定に基づいて信号コンスタレーションをスケーリングします。

正規化方式のパラメーター値	スケーリングの条件
Min. distance between symbols	コンスタレーションにおいて最も距離が近い 2 つの点は、[最小距離] パラメーターの値だけ離れた場所に配置されます。
Average Power	コンスタレーション内のシンボルの平均電力は [Average power, referenced to 1 ohm (watts)] パラメーターです。
Peak Power	コンスタレーション内のシンボルの最大電力は [Peak power, referenced to 1 ohm (watts)] パラメーターです。

参照

[1] Smith, J. G. "Odd-Bit Quadrature Amplitude-Shift Keying." IEEE^® Transactions on Communications 23, no. 3 (March 1975): 385–89.

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

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。

HDL コード生成

HDL Coder™ を使用して FPGA 設計および ASIC 設計のための VHDL、Verilog および SystemVerilog のコードを生成します。

HDL Coder™ は、HDL の実装および合成ロジックに影響を与える、追加の構成オプションを提供します。

HDL のアーキテクチャ

このブロックは 1 つの既定の HDL アーキテクチャをもっています。

HDL のブロック プロパティ

ConstrainedOutputPipeline	設計内で既存の遅延を移動することによって出力に配置するレジスタの数。分散型パイプラインは、これらのレジスタを再分散しません。既定の設定は 0 です。詳細については、ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder)を参照してください。
InputPipeline	生成コードに挿入する入力パイプライン ステージの数。分散型パイプラインと制約付き出力パイプラインは、これらのレジスタを移動できます。既定の設定は 0 です。詳細については、InputPipeline (HDL Coder)を参照してください。
OutputPipeline	生成コードに挿入する出力パイプライン ステージの数。分散型パイプラインと制約付き出力パイプラインは、これらのレジスタを移動できます。既定の設定は 0 です。詳細については、OutputPipeline (HDL Coder)を参照してください。

制限

• このブロックは、HDL コード生成で single または double データ型をサポートしません。

• [入力タイプ] を [ビット] に設定した場合、このブロックは boolean または ufix1 以外の入力タイプに対する HDL コード生成をサポートしません。

入力タイプを [Bit] に設定し、ブロック入力が実際にはマルチビット (uint16 など) の場合、Rectangular QAM Modulator Baseband ブロックは HDL コード生成をサポートしません。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

ブロック

• Rectangular QAM Demodulator Baseband | General QAM Modulator Baseband

関数

• qammod | qamdemod | genqammod