MATLAB Wireless Waveform Generator App(无线信号生成器)学习使用笔记

发布时间:2023年12月17日

学习目标:

掌握Wireless Waveform Generator App的基本操作使用,生成无线信号样本,用于后续仿真实验验证。


学习内容:

界面介绍:

FILE(文件):

  1. New Session(新建会话): 创建一个新的会话,开始配置和生成无线波形。
  2. Open Session(打开会话): 打开一个现有的会话文件。
  3. Save Session(保存会话): 将当前会话保存到文件中。

WAVEFORM TYPE(波形类型):

CUSTOM MODULATION(自定义调制):

  1. OFDM:正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing),一种常用的多载波调制技术。
  2. QAM:正交幅度调制 (Quadrature Amplitude Modulation),一种将数据映射到调制信号幅度和相位的调制技术。
  3. PSK:相位偏移键控 (Phase Shift Keying),通过改变信号相位来传输数字信息的调制技术。
  4. Sine Wave(正弦波): 生成一个简单的正弦波信号。

GENERATION(生成):

Impairments(损耗/干扰): 配置添加到波形中的各种损耗和干扰参数,如噪声、衰落等。

Visualize(可视化): 可以查看已配置参数下生成的信号时域和频域图像。

Time Scope(时域示波器): 该功能用于显示生成的无线波形的时域图像。它可以展示波形的振幅随时间变化的情况,帮助你观察信号在时域上的特征和变化。

Constellation Diagram(星座图): 星座图是一种用于显示调制信号的相位和幅度信息的图形表示方式。该功能会绘制生成的无线波形在复平面上的点分布,帮助你直观地了解信号调制方式、调制效果以及可能存在的噪声或失真。

Spectrum Analyzer(频谱分析仪): 频谱分析仪用于显示生成无线波形的频谱内容。它能够将信号转换到频域,并绘制出信号在不同频率上的功率或幅度分布情况。通过频谱分析仪,你可以观察到信号在频域上的特性、带宽占用情况以及可能存在的干扰或杂散。

OFDM Subcarrier Mapping(OFDM 子载波映射): 对于使用 OFDM 调制技术生成的波形,该功能可以显示子载波映射方案。OFDM 通过将数据分配到不同的子载波上实现频谱的高效利用。OFDM Subcarrier Mapping 可以展示每个子载波上所携带的数据或符号,并帮助你了解信号在频域上的分布情况。

Default Layout(默认布局): 恢复界面布局为默认设置。

Generate(生成): 根据当前配置生成无线波形。

EXPORT(导出):

  1. export to matlab workspace(导出到 MATLAB 工作区): 将生成的波形导出到当前 MATLAB 工作区。
  2. export to matlab file(导出为 MATLAB 文件): 将生成的波形保存为一个独立的 MATLAB 数据文件。
  3. export to matlab script(导出为 MATLAB 脚本): 生成一个包含波形配置和生成代码的 MATLAB 脚本文件。

这些基本的操作功能可以帮助你通过 MATLAB Wireless Waveform Generator App 进行无线波形的配置、生成和导出。

窗口左侧波形参数设置

以OFDM调制信号波形参数设置为例:OFDM Waveform Configuration(OFDM 波形配置):

  • FFT length(FFT 长度): 设置 OFDM 符号中使用的 FFT 长度。

  • Guard band subcarriers(保护带子载波): 设置保护带子载波的数量。

  • Insert DC null(插入 DC 空载波): 是否在 OFDM 符号中插入 DC 空载波。

  • Cyclic prefix lengths(循环前缀长度): 设置循环前缀的长度。

  • Windowing(窗函数): 是否应用窗函数来减小频谱泄漏。

  • OFDM symbols(OFDM 符号数): 设置生成的 OFDM 符号数量。

  • Transmit antennas(发射天线数): 设置发射天线的数量。

  • Subcarrier spacing (Hz)(子载波间隔): 设置子载波之间的频率间隔。

  • Pilot input(导频输入): 是否添加导频信号到 OFDM 符号中。

  • OFDM input type(OFDM 输入类型):

    1. QAM:选择 QAM 调制作为输入类型。

    2. PSK:选择 PSK 调制作为输入类型。

    3. :自定义选择 OFDM 输入。
      OFDM系统中的每个子载波都可以独立地进行调制。常见的调制方式包括:

    4. BPSK(二进制相移键控):BPSK是最简单的调制方式,每个符号只有两种可能的状态。这使得BPSK具有很高的抗噪声性能,但其频谱效率较低。BPSK常用于需要高可靠性的低数据率应用中,例如深空通信。

    5. QPSK(四相位相移键控):QPSK比BPSK更复杂一些,每个符号有四种可能的状态。这使得QPSK的频谱效率比BPSK高一倍,但其抗噪声性能略差。QPSK常用于需要中等数据率和可靠性的应用中,例如无线局域网。

    6. 16QAM(16态正交振幅调制):16QAM每个符号有16种可能的状态,其频谱效率是BPSK的四倍,但抗噪声性能较差。16QAM常用于需要高数据率的应用中,例如宽带无线接入。

    7. 64QAM(64态正交振幅调制):64QAM每个符号有64种可能的状态,其频谱效率是BPSK的六倍,但抗噪声性能更差。 64QAM常用于需要非常高数据率的应用中,例如LTE和5G。

    8. 更高阶的QAM:在需要极高数据率的应用中,可能会使用256QAM、1024QAM或更高阶的QAM。但这些调制方式对信道质量的要求非常高。

    以上每种调制方式都有其优点和缺点,具体使用哪种调制方式取决于应用的具体需求。例如,如果信道质量很好,可以使用高阶的QAM来获取更高的数据率。如果信道质量较差,可以使用BPSK或QPSK来提高可靠性。在实际的OFDM系统中,通常会根据信道条件的变化动态调整每个子载波的调制方式,这被称为自适应调制。

Filtering Configuration(滤波器配置):

Filtering(滤波器选择):

  1. None:不应用滤波器。
  2. Custom:使用自定义的滤波器。

Impairments(损耗/干扰):

  • AWGN(加性高斯白噪声): 设置信号与噪声之间的信噪比(SNR)(dB)。
  • Phase offset(相位偏移): 设置信号的相位偏移量(rad)。
  • Frequency offset(频率偏移): 设置信号的频率偏移量(Hz)。
  • DC offset(直流偏置): 设置信号的直流偏置(V)。
  • IQ imbalance(IQ 不平衡):
    • Phase imbalance (rad)(相位不平衡): 设置信号的相位不平衡度(rad)。
    • Amplitude imbalance (dB)(幅度不平衡): 设置信号的幅度不平衡度(dB)。
  • Memoryless cubic nonlinearity(无记忆三次非线性特性):
    • Linear gain (dB)(线性增益): 设置线性增益(dB)。
    • IIP3 (dBm): 设置第三阶截止点输入功率(IIP3)(dBm)。
    • AM/PM conversion (deg/dB): 设置 AM/PM 转换(deg/dB)。


学习产出:

基本操作使用说明书一份

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_43283267/article/details/132751963
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