Rectangular QAM Demodulator Baseband

Демодуляция данных с прямоугольной QAM-модуляцией.

Тип: RectangularQAMDemodulator

Путь в библиотеке:

/Communication Systems/Modulation/Digital Modulation/PAM/QAM/Rectangular QAM Demodulator Baseband

Описание

Блок Rectangular QAM Demodulator Baseband демодулирует сигнал, модулированный с помощью квадратурной амплитудной модуляции с заданным порядком с созвездием на прямоугольной решетке.

Все значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом.

Порты

Выход

# OUT_1 — демодулированный сигнал
скаляр | вектор

Details

Демодулированный сигнал, возвращаемый в виде скаляра или вектора.

Размеры демодулированного сигнала зависят от значений параметров Output type и Decision type.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Вход

# IN_1 — входной сигнал
скаляр | вектор

Details

Входной сигнал, заданный в виде скаляра или вектора столбцов.

Типы данных	`Float16`, `Float32`, `Float64`, `Int8`, `Int16`, `Int32`, `Int64`, `UInt8`, `UInt16`, `UInt32`, `UInt64`, `Bool`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# In — QAM-модулированный сигнал
скаляр | вектор

Details

QAM-модулированный сигнал, заданный в виде скаляра или вектора столбцов.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Noise variance source значение Port.

Типы данных	`Float16`, `Float32`, `Float64`, `Int8`, `Int16`, `Int32`, `Int64`, `UInt8`, `UInt16`, `UInt32`, `UInt64`, `Bool`
Поддержка комплексных чисел	Да

# Var — дисперсия шума
скаляр | вектор

Details

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 Жесткая демодуляция QAM-сигнала для рассмотрения типа решения о демодуляции.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Noise variance source значение Port.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# M-ary number — порядок модуляции
Целое число

Details

Порядок модуляции, заданный в виде целого положительного числа, равного двум. Порядок модуляции определяет количество точек в созвездии сигнала.

должно иметь вид для некоторого целого положительного числа .

Блок масштабирует сигнальное созвездие в зависимости от значения параметра Normalization method.

Значение по умолчанию	`16`
Имя для программного использования	`Modulation_order`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Output type — тип выходных данных
Integer | Bit

Details

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 для каждого символа. — это порядок модуляции (M-ary number).
Если установить для параметра Output type значение Bit, а для параметра Decision type — значение Hard desicion, то для каждого символа блок выдает группу из бит, называемую двоичным словом, .
Если установить для параметра Output type значение Bit, а для параметра Decision type — значение Log-likelihood ratio или Approximate log-likelihood ratio, блок выдает побитовый LLR (сигнал потери связи) или приближенный LLR соответственно.

Значения	`Integer` \| `Bit`
Значение по умолчанию	`Integer`
Имя для программного использования	`Output_data_type`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Decision type — тип решения
Hard desicion | Log-likelihood ratio | Approximate log-likelihood ratio

Details

Тип решения демодуляции, заданный как Hard desicion, Log-likelihood ratio или Approximate log-likelihood ratio.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output type значение Bit.

Значения	`Hard desicion` \| `Log-likelihood ratio` \| `Approximate log-likelihood ratio`
Значение по умолчанию	`Hard desicion`
Имя для программного использования	`Decision_type`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Noise variance source — источник дисперсии шума
Port | Поле ввода

Details

Источник дисперсии шума, заданный как Поле ввода или Port.

При выборе значения Поле ввода для установки дисперсии шума необходимо использовать параметр Noise variance.
При выборе значения Port для установки дисперсии шума необходимо использовать порт Var.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Decision type значение Approximate log-likelihood ratio или Log-likelihood ratio.

Значения	`Port` \| `Dialog`
Значение по умолчанию	`Dialog`
Имя для программного использования	`Noise_variance_source`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Noise variance — дисперсия шума
Вещественное число

Details

Дисперсия шума, заданная 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:

Inf или −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 использовать этот параметр, установите для параметра Decision type значение Log-likelihood ratio или Approximate log-likelihood ratio, а для параметра Noise variance source значение Поле ввода.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`Noise_variance`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Constellation ordering — порядок отображения символов
Gray | Binary

Details

Порядок отображения символов, задается как Binary или Gray.

Параметр Constellation ordering определяет, как блок сопоставляет каждый символ с группой выходных битов или целым числом.

Значения	`Gray` \| `Binary`
Значение по умолчанию	`Gray`
Имя для программного использования	`Constellation_order`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Normalization method — метод масштабирования для созвездия
Min. distance between symbols | Average power | Peak power

Details

Метод масштабирования созвездия, заданный как минимальное расстояние между символами, средняя мощность или пиковая мощность.

Значения	`Min. distance between symbols` \| `Average power` \| `Peak power`
Значение по умолчанию	`Min. distance between symbols`
Имя для программного использования	`Normalization_method`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Нет

# Minimum distance — расстояние между двумя ближайшими точками созвездия
Вещественное число

Details

Расстояние между двумя ближайшими точками созвездия, заданное в виде положительного скаляра.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Normalization method значение Min. distance between symbols.

Значение по умолчанию	`2`
Имя для программного использования	`Min_distance_between_symbols`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Average power, referenced to 1 ohm (watts) — средняя мощность
Вещественное число

Details

Средняя мощность символов в созвездии в ваттах, заданная в виде положительного скаляра. Значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом.

Единица измерения — Вт.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Normalization method значение Average power.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`Average_power`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Peak power, referenced to 1 ohm (watts) — пиковая мощность
Вещественное число

Details

Максимальная мощность символов в созвездии, заданная в виде положительного скаляра. Значения мощности предполагают номинальный импеданс 1 Ом.

Единица измерения — Вт.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Normalization method значение Peak power.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`Peak_power`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Phase offset (rad) — вращение сигнального созвездия
Вещественное число

Details

Вращение сигнального созвездия, заданное в виде числового скаляра.

Единица измерения — рад.

Значение по умолчанию	`0`
Имя для программного использования	`Phase_Offset`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

Алгоритмы

Жесткая демодуляция QAM-сигнала

Details

Алгоритм демодулятора преобразует полученные значения созвездий входного сигнала в -мерные целочисленные индексы символов I и Q в диапазоне , а затем преобразует эти демодулированные символьные индексы в форматированные выходные значения. — 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

Details

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 точный LLR вычисляет экспоненты с использованием арифметики конечной точности. Для вычислений, связанных с очень большими положительными или отрицательными величинами, алгоритм точный LLR дает результат:

Inf или −Inf, если дисперсия шума очень велика,
NaN, если дисперсия шума и мощность сигнала являются очень малы.

Алгоритм приблизительный LLR не вычисляет экспоненты. Вы можете избежать результатов Inf, −Inf и NaN, используя алгоритм приблизительный LLR.

Размер и масштабирование созвездия

Details

Совокупность сигналов содержит точек, где — значение параметра M-ary number.

должно иметь вид для некоторого целого положительного числа .

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

Значение параметра Normalization method	Условие масштабирования
`Min. distance between symbols`	Ближайшая пара точек в созвездии разделяется в зависимости от значения параметра Minimum distance.
`Average Power`	Средняя мощность символов в созвездии - это параметр Average power, referenced to 1 ohm (watts).
`Peak Power`	Максимальная мощность символов в созвездии — это параметр Peak power, referenced to 1 ohm (watts).

Min. distance between symbols

Ближайшая пара точек в созвездии разделяется в зависимости от значения параметра Minimum distance.

Average Power

Средняя мощность символов в созвездии - это параметр Average power, referenced to 1 ohm (watts).

Peak Power

Максимальная мощность символов в созвездии — это параметр Peak power, referenced to 1 ohm (watts).

Примеры

Модель передискретизированного сигнала OFDM