無線波形発生器アプリを使用した波形の作成

無線波形発生器アプリは、変調された波形の作成、劣化、可視化、およびエクスポートを行うための対話型のツールです。

アプリを開きます。MATLAB^® のツールストリップ: [アプリ] タブの [信号処理と通信] でアプリのアイコン Wireless Waveform Generator app icon をクリックします。MATLAB コマンドプロンプトで wirelessWaveformGenerator と入力してもアプリを起動できます。

Wireless Waveform Generator app display of 16QAM waveform with IQ imbalance and RRC filtering.

これらは、無線波形発生器アプリを使用する際の標準ワークフローです。

波形を生成します。
- [Waveform Type] セクションで、利用可能なオプションから適切な波形のタイプを選択します。[Waveform] ペインの構成パラメーターを調整します。詳細については、波形タイプを参照してください。
- [Generation] セクションの [Impairments] を選択して、[Impairments] ペインを開きます。[Impairments] ペインの構成パラメーターを調整します。詳細については、劣化要因の追加を参照してください。
- 信号の生成を実行するには、[Generate] をクリックします。生成後、波形が表示されます。波形、フィルター処理、および劣化要因の構成を調整して、波形を再生成できます。
- 既定の可視化プロットは、選択された波形タイプによって異なります。追加の可視化オプションは、[Generation] セクションの [Visualize] から選択して開くことができます。
波形の生成後、以下のことができます。
- [Export] セクションの [Export] から適切なオプションを選択し、波形をファイルへエクスポートする。詳細については、波形のエクスポートを参照してください。
- [Transmitter] タブの [Transmitter Type] から適切な SDR または Lab テスト計器を選択、設定し、波形を送信する。詳細については、SDR を使用した送信とLab シグナルジェネレーター計器を使用した送信を参照してください。
[FILE] セクションで適切なオプションを選択することによって、現在のセッションを保存する、以前保存したセッションを開く、または新しいセッションを開くことができます。詳細については、波形発生器セッションを参照してください。

波形タイプ

さまざまな使用可能な波形を生成するには、無線波形発生器アプリで Communications Toolbox™ の機能を使用します。以下のタイプの波形タイプがサポートされています。

OFDM — アプリでは、comm.OFDMModulator System object™ を使用して、このタイプの波形を生成します。
QAM — アプリは、関数 qammod を使用して、このタイプの波形を生成します。
PSK — アプリは、関数 pskmod を使用して、このタイプの波形を生成します。
Sinewave — アプリは、dsp.SineWave System object を使用して、このタイプの波形を生成します。
5G — 5G Toolbox™ がある場合、5G Toolboxの機能を使用して、5G NR 波形を生成することもできます。詳細については、5G 波形発生器 (5G Toolbox)アプリのリファレンスページを参照してください。
LTE — LTE Toolbox™ がある場合、LTE Toolbox の機能を使用して LTE 変調された波形を生成することもできます。詳細については、LTE Waveform Generator (LTE Toolbox) アプリのリファレンスページを参照してください。
WLAN — WLAN Toolbox™ がある場合、WLAN Toolbox の機能を使用して、802.11™ 変調された波形を生成することもできます。詳細については、WLAN 波形発生器 (WLAN Toolbox)アプリのリファレンスページを参照してください。
Bluetooth^® — Bluetooth Toolbox がある場合、Bluetooth Toolboxの機能を使用して、Bluetooth 変調された波形を生成することもできます。
DVB-S2、DVB-S2X、および DVB-RCS2 — Satellite Communications Toolbox がある場合、Satellite Communications Toolboxの機能を使用して衛星通信波形を生成することもできます。詳細については、Satellite Waveform Generator (Satellite Communications Toolbox) アプリのリファレンスページを参照してください。
FMCW、Linear FM、Rectangular、および Phased Coded — Phased Array System Toolbox™ がある場合、Phased Array System Toolboxの機能を使用してレーダー波形を生成することもできます。
ZigBee^® および UWB (IEEE^® 802.15.4a/z) — アプリは、関数 lrwpanWaveformGenerator、lrwpanHRPConfig オブジェクト、および lrwpanOQPSKConfig オブジェクトを使用して、これらのタイプの波形を生成します。

既定では、生成した波形にフィルター処理は適用されていません。波形にフィルター処理を適用するには、[Waveform] ペインの [Filtering] パラメーターから適切なフィルターオプションを選択します。使用可能なフィルターオプションは、選択する波形タイプによって異なります。

劣化要因の追加

生成する波形にこれらの劣化要因を追加できます。

AWGN — アプリでは、関数 awgn を使用して、波形を劣化します。
位相オフセット — アプリでは、指定した位相オフセットを y = xe^jφ として適用することによって波形を劣化させます。ここで、φ は位相オフセット (ラジアン単位) です。
周波数オフセット — アプリでは、comm.PhaseFrequencyOffset System object を使用して、波形を劣化します。
位相ノイズ — アプリでは、comm.PhaseNoise System object を使用して、波形を劣化します。
DC オフセット — アプリでは、指定した DC オフセットを y = x + dcOff として適用することによって波形を劣化させます。ここで、dcOff は、複素数 DC オフセット (ボルト単位) です。
IQ 不平衡 — アプリでは、関数 iqimbal を使用して、波形を劣化します。
無記憶 3 次非線形性 — アプリでは、comm.MemorylessNonlinearity System object を使用して、波形を劣化します。

可視化オプション

生成する波形を可視化するには、以下のプロットタイプを使用できます。

スペクトルアナライザー — アプリは、周波数領域の波形をプロットします。
OFDM グリッド — OFDM 波形の場合、アプリは、データのリソース割り当てをプロットして、チャネルを制御します。
時間スコープ — アプリは、時間領域の同相および直交 (IQ) 波形のサンプルをプロットします。
コンスタレーションダイアグラム — アプリは、変調シンボルのコンスタレーション点をプロットします。OFDM 波形タイプの場合、コンスタレーションダイアグラムには OFDM 変調前の信号が表示されます。

波形のエクスポート

実行可能な MATLAB スクリプトまたは Simulink^® ブロック、ワークスペース、あるいは信号ファイルに波形をエクスポートできます。

エクスポートしたスクリプトを使用して、アプリを使用せずにコマンドラインから波形を生成する。
エクスポートしたブロックを Simulink モデルで波形ソースとして使用する。詳細については、Waveform From Wireless Waveform Generator App を参照してください。
ワークスペースにエクスポートされた波形は、以下のフィールドを含む構造体として保存されます。
- type — このフィールドは、波形タイプを示す文字ベクトルです。
- config — このフィールドは、構成された波形タイプを指定するフィールドを含む構造体またはオブジェクトです。
- Fs — このフィールドは、信号のサンプルレート (ヘルツ) です。
- waveform — このフィールドは、N_S 行 1 列の列ベクトルまたは N_S 行 N_T 列の行列として出力された複素数波形サンプルです。N_S は時間領域のサンプル数、N_T は送信アンテナ数です。
信号ファイルにエクスポートされた波形は、.mat または .bb ファイルとして保存できます。
- MAT ファイルは、ワークスペース変数を格納するバイナリの MATLAB ファイルです。詳細については、MAT ファイルのバージョンを参照してください。
- アプリは、comm.BasebandFileWriter System object を使用して、.bb ファイルを保存します。

Lab シグナルジェネレーター計器を使用した送信

Lab シグナルジェネレーター計器を使用して送信できる波形を生成します。無線波形発生器アプリは、次をサポートする計測器と関数 rfsiggen (Instrument Control Toolbox) を組み合わせて送信を実行できます。

TCP/IP インターフェイス (AgRfSigGen、RsRfSigGen、AgRfSigGen_SCPI、RsRfSigGen_SCPI のいずれかのドライバーを使用)。
PXI インターフェイス (NI-RFSG ドライバーを使用)。

詳細については、Quick-Control RF Signal Generator Requirements (Instrument Control Toolbox)を参照してください。この機能にはInstrument Control Toolboxが必要です。

[送信機] タブの [送信機タイプ] から適切なシグナルジェネレーターアイコンを選択し、サポートされている Lab シグナルジェネレーター計器をコンピューターに接続します。

無線デバイスの最大ベースバンドサンプルレートでの信号の送信

Wireless Testbenchソフトウェアとサポートされている無線を使用して、無線デバイスでサポートされている最大ベースバンドサンプルレートで送信可能な波形を生成します。接続された無線機に関連付けられているアドオンをダウンロードしてインストールします。Wireless Testbenchがある場合、無線波形発生器アプリは、無線デバイスの最大ベースバンドサンプルレートで波形を送信できます。詳細については、Supported Radio Devices (Wireless Testbench)を参照してください。

[送信機] タブの [送信機タイプ] から適切な無線機アイコンを選択し、無線機をコンピューターに接続します。

SDR を使用した送信

サポートされている SDR ハードウェアを使用して送信できる波形を生成します。接続されている SDR に関連付けられたアドオンをダウンロードしてインストールすると、無線波形発生器アプリが SDR を使用して波形を送信できるようになります。詳細については、サポートされているハードウェア – ソフトウェア無線機を参照してください。

[送信機] タブの [送信機タイプ] から適切な SDR アイコンを選択し、SDR をコンピューターに接続します。

波形発生器セッション

[FILE] セクションで適切なオプションを選択することによって、現在のセッションを保存する、以前保存したセッションを開く、または新しいセッションを開くことができます。波形生成器セッションを保存するときに、セッションの構成は .mat ファイルとして保存されます。詳細については、MAT ファイルのバージョンを参照してください。