Документация Engee

Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN)

Добавляет белый гауссовский шум к входному сигналу.

Тип: AWGN

Путь в библиотеке:

/Communication Systems/Channels/AWGN Channel

Описание

Блок Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN) добавляет к входному сигналу белый гауссовский шум. Он наследует период дискретизации от входного сигнала.

Порты

Выход

# Out — выходной сигнал
вектор | матрица

Details

Сигнал выходных данных для блока AWGN channel, возвращенный как вектор или матрица. Тип данных и размерности Out соответствуют типу данных и размерности из входного сигнала In.

Типы данных

Float64, ComplexF64

Поддержка комплексных чисел

Да

Вход

# In — входной сигнал
вектор | матрица

Details

Сигнал входных данных в виде вектора на 1 или матрицы на , где — количество отсчетов во входном сигнале, — количество каналов, определяемое количеством столбцов в матрице входного сигнала. Значения и могут быть равны 1.

Блок добавляет кадры гауссовского шума длиной к каждому из каналов, используя отдельное случайное распределение по каналам.

Типы данных

Float64, ComplexF64

Поддержка комплексных чисел

Да

# Var — дисперсия аддитивного белого гауссовского шума
скаляр | вектор

Details

Дисперсия аддитивного белого гауссовского шума, заданная в виде положительного скаляра или вектора 1 на С , где — количество каналов, определяемое количеством столбцов в матрице входного сигнала. Подробнее см. Указание дисперсии шума прямо или косвенно.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Режим значение Дисперсия, а для параметра Источник дисперсии шума значение Входной порт.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

Параметры

Основные

# Начальное зерно — начальное число генератора шума
Вещественное число

Details

Исходное начальное число генератора шума для алгоритма mt19937ar в виде неотрицательного целого числа.

Когда входной сигнал комплексный, блок создает случайные данные как:

randData= randn(2* NS, NC)
noise = (randData(1:2:end)+1i(randData(2:2:end))) / sqrt(2)

где — количество отсчетов, а — количество каналов. Вы можете указать разные начальные значения для каждой сборки DLL.

Значение по умолчанию

67

Имя для программного использования

seed

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Режим — режим нормирования дисперсии шума
Отношение сигнал/шум (Eb/No) | Отношение сигнал/шум (Es/No) | Отношение сигнал/шум (SNR) | Дисперсия

Details

Режим дисперсии, указанный как Отношение сигнал/шум (Eb/No), Отношение сигнал/шум (Es/No), Отношение сигнал/шум (SNR), или Дисперсия.

Значения

Signal to noise ratio (Eb/No) | Signal to noise ratio (Es/No) | Signal to noise ratio (SNR) | Variance

Значение по умолчанию

Signal to noise ratio (SNR)

Имя для программного использования

noiseMode

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Нет

# Eb/No (дБ) — отношение энергии информационных битов на символ к спектральной плотности мощности шума

Details

Отношение энергии информационного бита на символ к спектральной плотности мощности шума в дБ в виде скаляра или вектора. Энергия информационного бита представляет собой величину без канального кодирования.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Отношение сигнал/шум (Eb/No).

Значение по умолчанию

10

Имя для программного использования

EbNodB

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Es/No (дБ) — отношение энергии информационного символа на символ к спектральной плотности мощности шума

Details

Отношение энергии информационного символа на символ к спектральной плотности мощности шума в дБ в виде скаляра или вектора. Энергия информационного бита представляет собой величину без канального кодирования.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Отношение сигнал/шум (Es/No).

Значение по умолчанию

10

Имя для программного использования

EsNodB

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# SNR (дБ) — отношение мощности сигнала к мощности шума

Details

Отношение мощности сигнала к мощности шума в дБ в виде скаляра или вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Отношение сигнал/шум (SNR).

Значение по умолчанию

10

Имя для программного использования

SNR

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Источник дисперсии шума — источник дисперсии шума
Параметр | Input port

Details

Источник дисперсии шума:

  • Параметр — дисперсия шума задается в параметре Дисперсия шума;

  • Входной порт — дисперсия шума задается через входной порт Var.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Дисперсия.

Значения

Parameter | Input port

Значение по умолчанию

Parameter

Имя для программного использования

NoiseVarianceSource

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Нет

# Дисперсия шума — дисперсия белого гауссовского шума

Details

Отклонение белого гауссовского шума в виде скаляра или вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Дисперсия, а для параметра Источник дисперсии шума значение Параметр.

Значение по умолчанию

1

Имя для программного использования

NoiseVariance

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Количество бит на символ — количество битов в каждом входном символе

Details

Количество битов в каждом входном символе в виде скаляра или вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Отношение сигнал/шум (Eb/No).

Значение по умолчанию

1

Имя для программного использования

bitsPerSym

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Мощность входного сигнала относительно 1 Ом (Вт) — среднеквадратическая мощность входного сигнала

Details

Среднеквадратическая мощность входного сигнала в Вт в виде скаляра или вектора.

Когда параметр Режим имеет значение Отношение сигнал/шум (Eb/No) или Отношение сигнал/шум (Es/No), то параметр представляет собой среднеквадратичную мощность входных символов.

Когда параметр Режим имеет значение Отношение сигнал/шум (SNR), этот параметр представляет собой среднеквадратичную мощность входных отсчетов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Отношение сигнал/шум (Eb/No), Отношение сигнал/шум (Es/No) или Отношение сигнал/шум (SNR).

Значение по умолчанию

1

Имя для программного использования

SignalPower

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Отсчётов на символ — число отсчетов на символ

Details

Отсчеты на символ в отсчетах в виде положительного скаляра или вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим значение Отношение сигнал/шум (Es/No).

Значение по умолчанию

1

Имя для программного использования

SamplesPerSymbol

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Алгоритмы

Связь между режимами Eb/No, Es/No и SNR

Для некодированных комплексных входных сигналов блок Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN) связывает , и согласно этим уравнениям:

,

в дБ,

где

  • — энергия сигнала в Дж;

  • — энергия бита в Дж;

  • — спектральная плотность мощности шума в Вт/Гц;

  • — значение параметра Отсчётов на символ;

  • — период символа сигнала в секундах;

  • — унаследованное время расчета блока в секундах;

  • — количество информационных битов на входной символ, значение параметра Количество бит на символ.

Для действительных входных сигналов блок Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN) связывает и согласно этому уравнению:

.

  • Все значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом.

  • Уравнение для действительного случая отличается от соответствующего уравнения для комплексного случая в 2 раза. В частности, объект использует спектральную плотность мощности шума Вт/Гц для действительных входных сигналов по сравнению с Вт/Гц для комплексных сигналов.

Указание дисперсии шума прямо или косвенно

Чтобы напрямую задать дисперсию шума, сгенерированного Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN), установите для параметра Режим значение Дисперсия. Когда вы устанавливаете для параметра Источник дисперсии шума значения:

  • Параметр — дисперсия задается как положительный скаляр или вектор при помощи параметра Дисперсия шума.

  • Входной порт — дисперсия задается как положительный скаляр или вектор при помощи входного порта Var. Частота дискретизации входной дисперсии должна быть равна частоте входного сигнала.

Когда вы указываете дисперсию как:

  • скаляр, все каналы сигнала некоррелированы, но имеют одинаковую дисперсию;

  • вектор, длина которого равна количеству каналов во входном сигнале, каждый элемент представляет дисперсию соответствующего канала сигнала.

Если вы применяете комплексные входные сигналы к блоку Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN), то он добавляет комплексный гауссовский шум с нулевым средним значением с вычисленной или заданной дисперсией. Дисперсия для каждой квадратурной составляющей комплексного шума составляет половину расчетного или заданного значения.

Чтобы задать дисперсию косвенно, то есть, чтобы блок вычислил дисперсию, установите для параметра Режим значения:

  • Отношение сигнал/шум (Eb/No), при котором блок вычисляет отклонение от заданных параметров:

    • Eb/No (дБ), отношение битовой энергии к спектральной плотности мощности шума;

    • Количество бит на символ;

    • Мощность входного сигнала относительно 1 Ом (Вт), фактическая мощность символов на входе блока;

    • Отсчётов на символ.

  • Отношение сигнал/шум (Es/No), при котором блок вычисляет отклонение от заданных параметров:

    • Es/No (дБ), отношение битовой энергии к спектральной плотности мощности шума;

    • Мощность входного сигнала относительно 1 Ом (Вт), фактическая мощность символов на входе блока;

    • Отсчётов на символ.

  • Отношение сигнал/шум (SNR), при котором блок вычисляет отклонение от заданных параметров:

    • SNR (дБ), отношение мощности сигнала к мощности шума;

    • Мощность входного сигнала относительно 1 Ом (Вт), фактическая мощность отсчетов на входе блока;

Изменение периода символа в блоке Канал с аддитивным белым гауссовским шумом (AWGN) влияет на дисперсию шума, добавляемого на отсчет, что также вызывает изменение конечной частоты ошибок.

Выберите период символа, равный периоду символа модели. Значение зависит от того, что составляет символ и какая передискретизация применена к нему. Например, символ может иметь 3 бита и передискретизироваться на 4.

Литература

  1. Proakis, John G. Digital Communications. 4th Ed. McGraw-Hill, 2001.