Rectangular QAM Demodulator Baseband
Демодуляция данных с прямоугольной QAM-модуляцией.
Описание
Блок Rectangular QAM Demodulator Baseband демодулирует сигнал, модулированный с помощью M-арной квадратурной амплитудной модуляции с созвездием на прямоугольной решетке.
| Все значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом. |
Порты
Вход
In — QAM-модулированный сигнал
скаляр | вектор
QAM-модулированный сигнал, заданный в виде скаляра или вектора столбцов.
Этот порт остается безымянным до тех пор, пока не будет включен порт Var.
Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool
Поддержка комплексных чисел: Да
Var — дисперсия шума
положительный скаляр | вектор положительных значений
Дисперсия шума, заданная в виде положительного скаляра или вектора положительных значений. Если дисперсия шума или мощность сигнала приводят к вычислениям, включающим экстремальные положительные или отрицательные величины, см. раздел Мягкая демодуляция для рассмотрения типа решения о демодуляции.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Noise variance source значение Port.
Типы данных: Float64
Параметры
Main
M-ary number — порядок модуляции
16 (по умолчанию) | целое положительное число
Порядок модуляции, заданный в виде целого положительного числа, равного двум. Порядок модуляции M определяет количество точек в созвездии сигнала.
M должно иметь вид 2K для некоторого целого положительного числа K.
Блок масштабирует сигнальное созвездие в зависимости от значения параметра Normalization method.
Output type — тип выхода
Integer (по умолчанию) | Bit
Определяет, будет ли блок выдавать целые числа или двоичные представления целых чисел.
-
Если установить для параметра Output type значение
Integer, блок выдает целые числа в диапазоне [0, (M - 1)] для каждого символа. M – это порядок модуляции (M-ary number). -
Если установить для параметра Output type значение
Bit,а для параметра Decision type – значениеHard decision, то для каждого символа блок выдает группу из K бит, называемую двоичным словом. K=log2(M). -
Если установить для параметра Output type значение
Bit, а для параметра Decision type – значениеLog-likelihood ratioилиApproximate log-likelihood ratio, блок выдает побитовый LLR (сигнал потери связи) или приближенный LLR соответственно.
Decision type — тип решения о демодуляции
Hard decision (по умолчанию) | Log-likelihood ratio | Approximate log-likelihood ratio
Тип решения демодуляции, заданный как Hard decision, Log-likelihood ratio или Approximate log-likelihood ratio.
Зависимости
Этот параметр появляется при установке для параметра Output type значения Bit1.
Noise variance source — источник дисперсии шума
Dialog (по умолчанию) | Port
Источник дисперсии шума, указанный как Dialog или Port.
-
При выборе
Dialogдля установки дисперсии шума необходимо использовать параметр Noise variance. -
При выборе
Portдля установки дисперсии шума необходимо использовать порт Var.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Decision type значение Approximate log-likelihood ratio или Log-likelihood ratio.
Noise variance — дисперсия шума
1 (по умолчанию) | положительный скаляр | вектор положительных значений
Дисперсия шума, задается в виде положительного скаляра или вектора положительных значений.
При задании параметра Noise variance в виде скаляра это значение используется для всех элементов входного сигнала.
При задании параметра Noise variance в виде вектора длина вектора должна быть равна количеству столбцов во входном сигнале. Каждый элемент вектора дисперсии шума применяется к соответствующему столбцу входного сигнала.
Этот параметр настраивается в обычном режиме, режиме ускорителя и режиме быстрого ускорителя.
Точный алгоритм LLR вычисляет экспоненты, используя арифметику конечной точности. Для вычислений с очень большими положительными или отрицательными величинами точный алгоритм LLR дает:
-
Infили-Inf, если дисперсия шума очень велика. -
NaN, если дисперсия шума и мощность сигнала очень малы.
Приближенный алгоритм LLR не вычисляет экспоненты. Вы можете избежать результатов Inf, -Inf и NaN, используя приближенный алгоритм LLR.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Decision Type значение Log-likelihood ratio или Approximate log-likelihood ratio и установите для параметра Noise variance source значение Dialog.
Constellation ordering — порядок отображения символов
Binary (по умолчанию) | Gray | User-defined
Порядок отображения символов, задается как Binary, Gray или User-defined.
Параметр Constellation ordering определяет, как блок сопоставляет каждый символ с группой выходных битов или целым числом.
Constellation mapping — определяемое пользователем отображение созвездий
[0:15] (по умолчанию) | вектор
Определяемое вами отображение созвездия, заданное в виде M-элемента, содержащего уникальные целочисленные значения в диапазоне [0, (M - 1)].
Первый элемент этого вектора соответствует самой верхней левой точке созвездия, а последующие элементы идут по столбцам слева направо. Последний элемент соответствует самой нижней и самой правой точке.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Constellation ordering значение User-defined.
Normalization method — метод масштабирования для созвездия
Min. distance between symbols (по умолчанию) | Average Power | Peak Power
Метод масштабирования созвездия, заданный как минимальное расстояние между символами, средняя мощность или пиковая мощность.
Minimum distance — расстояние между двумя ближайшими точками созвездия
2 (по умолчанию)| положительный скаляр
Расстояние между двумя ближайшими точками созвездия, заданное в виде положительного скаляра.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Normalization method значение Min. distance between symbols.
Average power, referenced to 1 ohm (W) — средняя мощность
1 (по умолчанию)| положительный скаляр
Средняя мощность символов в созвездии в ваттах, заданная в виде положительного скаляра. Значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом.
Единица измерения – ватт.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Normalization method значение Average Power.
Peak power, referenced to 1 ohm (W) — пиковая мощность
1 (по умолчанию)| положительный скаляр
Максимальная мощность символов в созвездии, заданная в виде положительного скаляра. Значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом.
Единица измерения – ватт.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Normalization method значение Peak Power.
Phase offset (rad) — вращение сигнального созвездия
0 (по умолчанию) | числовой скаляр
Вращение сигнального созвездия, заданное в виде числового скаляра.
Единица измерения – радиан.
Алгоритмы
Жесткая демодуляция QAM-сигнала
Алгоритм демодулятора преобразует полученные значения созвездий входного сигнала в M-мерные целочисленные индексы символов I и Q в диапазоне [ ], а затем преобразует эти демодулированные символьные индексы в форматированные выходные значения. M – это значение параметра M-ary number.
Вычисление целочисленного символьного индекса выполняется путем деротации и масштабирования комплексного созвездия входного сигнала (возможно, с шумом) на коэффициент деротации и коэффициент денормализации соответственно. Эти коэффициенты определяются на основе фазового смещения (рад), метода нормализации и соответствующих параметров. Эти деротационные и денормализованные значения добавляются к , чтобы перевести их в приблизительный диапазон [ ]. – это добавленное значение шума.
Затем полученные значения масштабируются с помощью деления на два (или, что эквивалентно, сдвига вправо на один бит для операций с фиксированной точкой), чтобы получить диапазон примерно [ ] для I и Q.
Зашумленные значения индексов округляются до ближайшего целого числа и обрезаются с помощью насыщения, а затем преобразуются в целочисленные значения символов в диапазоне ].
Наконец, на основе других параметров блока целочисленный индекс отображается в символьное значение, которое форматируется и приводится к выбранному типу выходных данных.
На данных рисунках представлены блок-схемы для работы алгоритмов с плавающей и фиксированной точкой.
Диаграммы с плавающей точкой применяются, когда тип данных входного сигнала двойной или одинарный.
Диаграммы с фиксированной точкой применяются, когда входной сигнал представляет собой знаковый тип данных с фиксированной точкой. Диаграмма упрощается, если фазовое смещение (рад) кратно или производный коэффициент денормализации равен 1.
Схемы преобразования сигналов с тривиальным фазовым смещением и коэффициентом денормализации, равным 1.
|
|
Схемы преобразования сигналов с нетривиальным фазовым смещением и неравномерным коэффициентом денормализации.
|
|
Программная демодуляция QAM-сигнала
Для программной демодуляции доступны два алгоритма с логарифмическим отношением правдоподобия (LLR) с плавным принятием решения: точный LLR и приблизительный LLR.
Точный алгоритм LLR более точен, но скорость выполнения ниже, чем у приблизительного алгоритма LLR.
Алгоритм exact LLR вычисляет экспоненты с использованием арифметики конечной точности. Для вычислений, связанных с очень большими положительными или отрицательными величинами, алгоритм exact LLR дает результат:
Inf или -Inf, если дисперсия шума очень велика,
NaN, если дисперсия шума и мощность сигнала являются очень малы.
Алгоритм approximate LLR не вычисляет экспоненты. Вы можете избежать результатов Inf, -Inf и NaN, используя алгоритм approximate LLR.
|
Размер и масштабирование созвездия
Совокупность сигналов содержит M точек, где M – параметр M-ary number.
M должно иметь вид для некоторого целого положительного числа K.
Блок масштабирует сигнальное созвездие в зависимости от того, какое значение установлено для параметра Normalization method.
В следующей таблице перечислены возможные условия масштабирования.
| Значение параметра Normalization method | Условие масштабирования |
|---|---|
|
Ближайшая пара точек в созвездии разделяется в зависимости от значения параметра Minimum distance. |
|
Средняя мощность символов в созвездии - это параметр Average power, referenced to 1 ohm (W). |
|
Максимальная мощность символов в созвездии - это параметр Peak power, referenced to 1 ohm (W) |