Simulink での FM ブロードキャスト受信機

この例では次を使用します。

Communications Toolbox Communications Toolbox
Wireless Testbench Support Package for NI USRP Radios Wireless Testbench Support Package for NI USRP Radios
Communications Toolbox Support Package for Analog Devices ADALM-PLUTO Radio Communications Toolbox Support Package for Analog Devices ADALM-PLUTO Radio
Communications Toolbox Support Package for RTL-SDR Radio Communications Toolbox Support Package for RTL-SDR Radio
Simulink Simulink
Communications Toolbox Support Package for USRP Radio Communications Toolbox Support Package for USRP Radio

この例では、FM のモノラル受信機またはステレオ受信機を構築する方法について説明します。以前に取得した信号を使用することも、RTL-SDR 無線機、ADALM-PLUTO 無線機、または USRP™ 無線機を使用してリアルタイムに信号を受信することもできます。

必要なソフトウェアとハードウェア

既定では、この例は以前に取得されたデータを使用して実行します。オプションとして、無線経由で信号を受信できます。このためには、次のいずれかも必要になります。

RTL-SDR 無線機とRTL-SDR 無線機サポートパッケージ。
Pluto 無線機とADALM-Pluto 無線機サポートパッケージ。
200 シリーズ USRP 無線機 (B2xx または N2xx) とUSRP 無線機サポートパッケージ。NI™ USRP デバイスを Ettus Research 200 シリーズ USRP デバイスにマッピングする方法については、Supported Hardware and Required Softwareを参照してください。
300 シリーズ USRP 無線機 (X3xx) とWireless Testbench。NI USRP デバイスを Ettus Research 300 シリーズ USRP デバイスにマッピングする方法については、Supported Radio Devices (Wireless Testbench)を参照してください。

はじめに

FM ブロードキャスト技術とそれらの信号の復調の概要については、FM ブロードキャスト受信機の例を参照してください。

例の実行

取得した信号を使用してこの例を実行するには、Signal Source Selector ブロックを使用して、FM Broadcast Captured Signal ブロックをソースとして選択します。次に実行ボタンをクリックします。

RTL-SDR 無線機、ADALM-PLUTO 無線機、または USRP 無線機をソースとして使用してこの例を実行するには、Signal Source Selector ブロックを使用して、対応する RTL-SDR Receiver ブロック、ADALM-PLUTO Radio Receiver ブロック、または USRP Radio Receiver ブロックをソースとして選択します。Center Frequency (MHz) ブロックをダブルクリックし、近くのブロードキャスト FM ラジオステーションの中心周波数の値を選択します。

音の途切れや遅延がある場合は、アクセラレータモードでモデルを実行します。モデルのメニューから、[シミュレーション]、[アクセラレータ] を選択し、次に実行ボタンをクリックします。アクセラレータモードでも依然として音の途切れや遅延が発生する場合は、ラピッドアクセラレータモードでモデルを実行してみてください。

受信機の構造

次のブロック線図の受信機構造は、この例で使用される FMReceiverSimulinkExample.slx モデルを表しています。処理には、信号ソース、FM ブロードキャスト復調、およびオーディオ出力からなる 3 つの主要な部分があります。

信号ソース

この例では、3 つの信号ソースを使用できます。

"取得した信号": ファイルに書き込まれ、毎秒 228e3 サンプルでBaseband File Readerブロックを使用して取得される無線信号。
''RTL-SDR 無線機'': 毎秒 200e3 サンプルで動作する RTL-SDR 無線機。中心周波数を近くのブロードキャスト FM ラジオステーションに設定します。
''ADALM-PLUTO 無線受信機'': 毎秒 200e3 サンプルで動作する ADALM-PLUTO 無線機。中心周波数を近くのブロードキャスト FM ラジオステーションに設定します。
''USRP 無線受信機'': 毎秒 200e3 サンプルで動作する USRP 無線機。中心周波数を近くのブロードキャスト FM ラジオステーションに設定します。

FM ブロードキャスト復調

信号ソースから受信したベースバンドサンプルは、FM Broadcast Demodulation Baseband ブロックによって処理されます。このブロックは、228 kHz の入力サンプルレートを、ホストコンピューターのオーディオデバイスのサンプルレートである 45.6 kHz に変換します。米国の FM 放送の規格に従って、ディエンファシスローパスフィルターの時定数が 75 マイクロ秒に設定されています。この例では、受信されたモノラル信号を処理します。復調器は、ステレオ信号も処理できます。

ステレオ復号化を実行するために、FM Broadcast Demodulator Baseband オブジェクトではピークフィルターを使用して 19 kHz パイロットトーンを選択します。これは、38 kHz の搬送波を作成する基になります。得られた搬送波信号を使用して、FM Broadcast Demodulator Baseband ブロックは、中心が 38 kHz の L-R 信号をベースバンドにダウンコンバートします。その後に、L-R および L+R 信号が 75 マイクロ秒ディエンファシスフィルターを通過します。FM Broadcast Demodulator Baseband ブロックが L と R 信号を分離し、それらを 45.6 kHz 音声信号に変換します。

オーディオデバイスライター

Audio Device Writer ブロックを使用して、復調されたオーディオ信号をコンピューターのスピーカーから再生します。