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。
- 適切な 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、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。
- 適切なソフトウェア無線機 (SDR) を選択、設定し、波形を送信する。詳細については、Wireless Testbench ベースバンド送信機を使用した信号の送信およびSDR 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、.bb、または .txt 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。
- BB ファイルはバイナリファイルです。アプリは、comm.BasebandFileWriter System object を使用して、.bb ファイルを保存します。
- TXT ファイルは、IQ データのみを格納する ASCII ファイルです。

Lab シグナルジェネレーター計器を使用した送信

Instrument Control Toolboxおよび 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。

波形を送信するには、次の手順に従います。

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。
[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ます。
[送信機] ペインのオプションを使用して、信号の調整と送信の設定を構成します。
[送信] をクリックして連続送信を開始します。
送信を終了するには、[Stop Transmission] をクリックします。

Wireless Testbench ベースバンド送信機を使用した信号の送信

Wireless Testbench、Wireless Testbench™ Support Package for NI™ USRP™ Radios、およびサポートされている NI USRP 無線機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、basebandTransmitter (Wireless Testbench) オブジェクトを使用して波形を送信できます。

Wireless Testbench での無線サポートの詳細については、Supported Radio Devices (Wireless Testbench)を参照してください。

波形を送信するには、次の手順に従います。

Radio Setup (Wireless Testbench) ウィザードを使用し、無線機をコンピューターと MATLAB に接続します。
[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ます。
[送信機] ペインのオプションを使用して、信号の調整と送信の設定を構成します。
[送信] をクリックして連続送信を開始します。
送信を終了するには、[Stop Transmission] をクリックします。

例については、無線送信機を使用したアプリ生成無線波形の送信を参照してください。

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。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、関連付けられた System object を使用して無線波形発生器アプリが波形を送信できるようになります。次の表に、サポートされている無線ハードウェア、関連するサポートパッケージ、および波形の送信に使用される System object の詳細を示します。

無線ハードウェア	サポートパッケージ	送信機の System object
Analog Devices^® ADALM-Pluto 無線機	Communications Toolbox Support Package for Analog Devices ADALM-Pluto Radio	`comm.SDRTxPluto`
USRP B2xx シリーズ無線機または N2xx シリーズ無線機	Communications Toolbox Support Package for USRP Radio	`comm.SDRuTransmitter`
USRP E320、N3xx シリーズ、または X シリーズ無線機	Wireless Testbench Support Package for NI USRP Radios	`comm.SDRuTransmitter` (Wireless Testbench)
USRP E310 または E312	Communications Toolbox Support Package for USRP Embedded Series Radio	`comm.SDRTxE3xx`
Xilinx^® Zynq^® ベースの無線機	SoC Blockset™ Support Package for AMD FPGA and SoC Devices	`comm.SDRTxAD936x` (SoC Blockset) または `comm.SDRTxFMCOMMS5` (SoC Blockset)

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。

波形を送信するには、次の手順に従います。

ハードウェアサポートパッケージに固有の手順に従い、無線ハードウェアをコンピューターと MATLAB に接続します。
[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ます。
[送信機] ペインのオプションを使用して、信号の調整と送信の設定を構成します。
[送信] をクリックして連続送信を開始します。
送信を終了するには、[Stop Transmission] をクリックします。

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。