主要内容

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无线波形发生器

创建、损伤、可视化和导出调制波形

说明

无线波形发生器使您能够创建、损伤、可视化和导出调制波形。

使用该 App,您可以:

  • 生成自定义 OFDM、QAM 和 PSK 调制波形。

  • 生成正弦波测试波形。

  • 生成 5G NR 上行链路和下行链路载波波形。此功能需要 5G Toolbox。有关详细信息,请参阅 5G 波形发生器 (5G Toolbox)参考页。

  • 生成 LTE 调制波形。此功能需要 LTE Toolbox。有关详细信息,请参阅 LTE 波形发生器 (LTE Toolbox)参考页。

  • 生成 WLAN (802.11™) 调制波形。此功能需要 WLAN Toolbox。有关详细信息,请参阅 WLAN 波形发生器 (WLAN Toolbox)参考页。

  • 生成蓝牙调制波形。此功能需要 Bluetooth Toolbox。有关详细信息,请参阅蓝牙 LE 波形发生器 (Bluetooth Toolbox)蓝牙 BR/EDR 波形发生器 (Bluetooth Toolbox)参考页。

  • 生成 DVB-S2、DVB-S2X 和 DVB-RCS2 波形。此功能需要 Satellite Communications Toolbox。有关详细信息,请参阅卫星波形发生器 (Satellite Communications Toolbox)参考页。

  • 生成雷达波形。此功能需要 Phased Array System Toolbox

  • 生成 ZigBee® 和 UWB (IEEE® 802.15.4z) 调制波形。

  • 将波形导出到您的工作区或导出到 .mat.bb.txt 文件。

  • 将波形生成参数导出到可执行的 MATLAB® 脚本或 Simulink® 模块。

  • 在星座图、频谱分析仪、OFDM 网格和时域示波器图中可视化波形

  • 通过添加射频损伤(例如 AWGN、相位偏移、频率偏移、DC 偏移、IQ 不平衡和无记忆三次非线性)使波形失真。

  • 生成一个可以使用连接的信号发生器或软件无线电 (SDR)进行发射的波形。

有关详细信息,请参阅Create Waveforms Using Wireless Waveform Generator App

Wireless Waveform Generator app display of 16QAM waveform with IQ imbalance and RRC filtering.

打开 无线波形发生器 App

MATLAB 工具条:在 App 选项卡的信号处理和通信下,点击 App 图标

MATLAB 命令提示符:输入 wirelessWaveformGenerator

示例

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打开无线波形发生器,并从波形类型选项卡中选择 the OFDM button 以配置 OFDM 波形。点击生成以生成默认波形。显示的波形是具有 QPSK 调制符号的 OFDM 波形。

Wireless Waveform Generator app display of OFDM waveform for default configuration.

点击插入 DC 空载并将保护带子载波增大至 [20;19]。再次点击生成。绘制的波形将发生改变,反映出更新后的配置。

Wireless Waveform Generator app display of OFDM waveform with DC null and guard band subcarriers set to [20;19].

打开无线波形发生器,并从波形类型选项卡中选择 Icon to configure wireless waveform generator for QAM waveform generation. 以生成 QAM 波形。更新默认波形设置,指定 QAM 调制阶数为 16,相位不平衡为 11.25 度(pi/16 弧度)和振幅不平衡为 1.5 dB。点击生成以生成波形。

Wireless Waveform Generator app display of 16QAM waveform with IQ imbalance.

选择滤波参数并应用根升余弦滤波。再次点击生成以使用当前配置生成波形。绘制的波形将发生改变,反映出更新后的配置。

Wireless Waveform Generator app display of 16QAM waveform with IQ imbalance and RRC filtering.

此示例说明如何生成 5G NR 波形。有关详细信息,请参阅 5G 波形发生器 (5G Toolbox)参考页。

打开 5G 波形发生器

在 MATLAB 工具条的 App 选项卡上,在信号处理和通信下,点击 5G 波形发生器图标。此 App 打开配置用于 5G 波形生成的无线波形发生器。此功能需要 5G Toolbox

生成 5G NR 波形

此图像显示使用默认参数生成 5G 下行链路波形的可视化结果。

5G Wireless Waveform Generator app default configuration.

此示例说明如何生成 LTE 波形。有关详细信息,请参阅 LTE 波形发生器 (LTE Toolbox)参考页。

打开 LTE 波形发生器

在 MATLAB 工具条的 App 选项卡上,在信号处理和通信下,点击 LTE 波形发生器图标。此 App 打开配置用于 LTE 波形生成的无线波形发生器。此功能需要 LTE Toolbox

生成下行链路 LTE 波形

此图像显示使用默认参数生成 LTE 下行链路波形的可视化结果。

LTE Wireless Waveform Generator app default configuration.

此示例说明如何生成 Bluetooth® 波形。有关详细信息,请参阅蓝牙 LE 波形发生器 (Bluetooth Toolbox)参考页。

打开低功耗蓝牙波形发生器

在 MATLAB 工具条的 App 选项卡上,在信号处理和通信下,点击低功耗蓝牙图标。此 App 打开配置用于蓝牙 LE 波形生成的无线波形发生器。此功能需要 Bluetooth Toolbox

生成蓝牙 LE 波形

此图像显示使用默认参数生成蓝牙 LE 波形的可视化结果。

Bluetooth LE Wireless Waveform Generator app default configuration.

此示例说明如何生成 WLAN 波形。有关详细信息,请参阅 WLAN 波形发生器 (WLAN Toolbox)参考页。

打开 WLAN 波形发生器

在 MATLAB 工具条的 App 选项卡上,在信号处理和通信下,点击 WLAN 波形发生器图标。此 App 打开配置用于 WLAN 波形生成的无线波形发生器。此功能需要 WLAN Toolbox

生成 WLAN 波形

此图像显示使用默认参数生成 WLAN 波形的可视化结果。

WLAN Wireless Waveform Generator app default configuration.

此示例说明如何生成卫星通信波形。有关详细信息,请参阅卫星波形发生器 (Satellite Communications Toolbox)参考页。

打开卫星波形发生器

在 MATLAB 工具条的 App 选项卡上,在信号处理和通信下,点击卫星波形发生器图标。此 App 打开配置用于卫星通信波形生成的无线波形发生器。此功能需要 Satellite Communications Toolbox

生成 DVB-S2 波形

此图像显示使用默认参数生成 DVB-S2 波形的可视化结果。

DVB-S2 Waveform Generator app default configuration

此示例说明如何生成 Phased Array System Toolbox™ 中提供的雷达波形。有关雷达波形的描述,请参阅脉冲波形分析器 (Phased Array System Toolbox)参考页。雷达波形包括 FMCWLinear FMRectangularPhase CodedNonlinear FM

首先,打开无线波形发生器,并从波形类型选项卡中选择 Icon to configure wireless waveform generator for Linear FM waveform generation.。使用默认波形设置并点击生成以生成单个波形。

Wireless Waveform Generator app display of Linear FM waveform with default settings.

App 显示一个线性 FM 脉冲及其频谱。

接下来,通过将脉冲数设置为 5 来更改波形中的脉冲数,然后再次选择生成。现在显示了五个脉冲,但频谱几乎保持不变。

Wireless Waveform Generator app display of Linear FM waveform with default settings.

打开无线波形发生器,并从波形类型选项卡中选择 Icon to configure wireless waveform generator for UWB waveform generation. 以生成 UWB 波形。使用默认波形设置。点击生成以生成波形。

Wireless Waveform Generator app display of UWB waveform with default settings.

波形类型选项卡中选择 Icon to configure wireless waveform generator for UWB waveform generation. 以生成 ZigBee 所采用的 802.15.4 OQPSK 波形。使用默认波形设置。点击生成以生成波形。

Wireless Waveform Generator app display of 802.15.4 OQPSK waveform with default settings.

此示例说明如何配置和使用通过无线波形发生器中提供的导出到 Simulink 功能生成的模块。

简介

无线波形发生器是一款用于创建、损伤、可视化和导出波形的交互式工具。您可以将波形导出到您的工作区,或者导出到 .mat.bb 文件中。您还可以将波形生成参数导出到可运行的 MATLAB® 脚本或 Simulink® 模块中。您可以使用导出的 Simulink 模块在 Simulink 中重现波形。此示例展示了如何使用该 App 的导出到 Simulink 功能以及如何配置导出的模块以在 Simulink 中生成波形。

虽然此示例侧重于导出 OFDM 波形,但该过程也适用于所有受支持的波形类型。

将无线波形配置导出到 Simulink

App 选项卡中的信号处理和通信下点击无线波形发生器对应的图标以打开该 App。或者,在 MATLAB 命令提示符下输入 wirelessWaveformGenerator

波形类型部分中,通过点击 OFDM 选择一个 OFDM 波形。在该 App 的最左侧窗格中,调整所选波形的任何配置参数。然后,通过在该 App 的工具条中点击导出并选择导出到 Simulink 来导出该配置。

导出到 Simulink 选项用于创建一个 Simulink 模块,当您运行 Simulink 模型时,该模块会输出所选的波形。如果不存在打开的模型,则该模块将导出到一个新模型。

modelName = 'WWGExport2SimulinkBlock';
open_system(modelName);

最终数据值之后的输出模块参数指定在生成所有指定的信号采样后的输出。此参数值的选项有 Cyclic repetitionSetting to zeroCyclic repetition 选项在到达信号中的最后一个采样后,从头开始重复信号。Setting to zero 选项在生成信号的最后一帧之后,在仿真的持续时间内生成零值输出。波形采样率(Fs)波形长度模块参数派生自“封装编辑器”对话框的代码选项卡中可用的波形配置。有关模块参数的详细信息,请参阅Waveform From Wireless Waveform Generator App。下图显示了导出的模块的参数。

bdclose(modelName);

将 Spectrum Analyzer 模块连接到导出的模块。

modelName = 'WWGExport2SimulinkModel';
open_system(modelName);

对模型进行仿真以使用当前的配置来可视化波形。

sim(modelName);

Spectrum Analyzer 模块继承波形采样率(Fs) 参数,即 64 MHz。

bdclose(modelName);

修改无线波形配置

当您运行 Simulink 模型时,导出的模块将输出在模块的“封装编辑器”对话框的代码选项卡中生成的波形。在此选项卡中初始化波形的 MATLAB 代码对应于在导出模块之前您在无线波形发生器中选择的配置。要修改波形的配置,请选择以下选项之一:

  • 打开无线波形发生器,选择您选择的配置,然后导出一个新模块。此选项用来与 App 界面而非 MATLAB 代码进行交互,在参数化过程中验证参数范围,以及在运行 Simulink 模型前可视化波形。

  • 更新配置参数,这些参数位于导出模块的“封装编辑器”对话框的代码选项卡中。此选项要求修改此选项卡中的 MATLAB 代码,以便仅在应用更改时才进行参数范围验证。此选项在运行 Simulink 模型之前不提供波形的可视化。如果您不熟悉生成所选波形的 MATLAB 代码,则不建议使用此选项修改波形参数。

您可以在封装编辑器的代码选项卡中更新配置。要打开封装编辑器,请点击导出的模块并按 Ctrl+M

使用代码选项卡中的 MATLAB 代码更新您选择的参数。例如,将子载波间隔 scs 设置为 1,500,000 Hz。

点击确定以应用更改并关闭“封装编辑器”对话框。对模型进行仿真以可视化更新后的波形。

modelName = 'WWGExport2SimulinkModelSCSModified';
sim(modelName);

Spectrum Analyzer 模块现在显示的采样率为 96 MHz,这是之前采样率的 1.5 倍,符合预期。

与模型中的其他模块共享无线波形配置

要访问只读模块参数和波形配置参数,请使用 UserData 通用模块属性,这是一个具有以下字段的结构体。

  • WaveformConfig:波形配置

  • WaveformLength:波形长度

  • Fs:波形采样率

您可以使用 get_param 函数访问导出的模块的用户数据。

get_param([gcs '/OFDM Waveform Generator'],'UserData')
ans = 

  struct with fields:

    WaveformConfig: [1×1 comm.OFDMModulator]
    WaveformLength: 8000
                Fs: 96000000

通过在回调中使用 InitFcn 将用户数据中可用的结构体存储在一个基础工作区变量中。InitFcn 回调在模型更新和仿真期间执行。要使用此回调,请点击建模选项卡,然后点击模型设置下拉列表,再点击模型属性选项。在回调窗格中,选择 InitFcn 回调。将用户数据赋值给一个新的基础工作区变量(例如 cfg)。

每当您应用代码选项卡中的配置更改时,导出模块的用户数据中可用的参数就会更新。

要解调 OFDM 波形,请在模型中添加一个 OFDM Demodulator 模块。在 OFDM Waveform Generator 与 OFDM Demodulator 模块之间连接一个 AWGN Channel 模块,以向输入信号中添加高斯白噪声。另外,添加一个 Constellation Diagram 模块来绘制解调的符号。

modelName = 'WWGExport2SimulinkModelWithDemod';
open_system(modelName);

配置 OFDM Demodulator 模块所需的参数必须与用于配置导出的模块的参数相匹配(否则,解调将失败)。要访问导出的模块的配置参数,请使用变量 cfg。下图显示了 OFDM Demodulator 模块的参数。

因为 OFDM Demodulator 模块需要整个 OFDM 波形才能进行解调,所以请将导出的模块中的每帧采样数参数设置为 cfg.WaveformLength。对模型进行仿真。

sim(modelName);

在使用 OFDM Demodulator 模块解调 OFDM 波形后,Constellation Diagram 模块会显示得到的 QAM 符号。

生成多载波波形

为了实现多载波生成,所有波形的采样率必须相同。要使各波形实现载波偏移并将其聚合,您可以使用 Multiband Combiner 模块。

modelName = 'WWGExport2SimulinkMulticarrier';
open_system(modelName);

要在频率上移动波形,您可能需要提高采样率。Multiband Combiner 模块提供了在移动和组合输入波形之前对其进行过采样的选项。下图显示了 Multiband Combiner 模块的参数。

对模型进行仿真以可视化以 -80、20 和 100 MHz 为中心的波形。

sim(modelName);

此示例说明如何使用无线波形发生器中提供的 NI™ USRP™ N3xx 系列和 X 系列无线电,以空口方式发射 App 生成的波形(需要 Wireless Testbench™)。利用这些无线电发射机,您能够以高达无线电支持的最大基带采样率的速率用空口方式传输连续数据。

简介

无线波形发生器是一款用于创建、损伤、可视化和发射波形的交互式工具。使用该 App 中提供的无线电发射机,您可以用空口方式重复发射生成的波形。您还可以将波形生成和发射参数导出到可运行的 MATLAB® 脚本。此示例说明如何配置这些无线电发射机。

虽然此示例说明如何发射 OFDM 波形,但该过程也适用于您可以使用该 App 生成的所有波形类型。有关详细信息,请参阅Transmit Signals Using Wireless Testbench Baseband Transmitter

设置无线电

要使用该 App 中的无线电发射机,您需要安装 Wireless Testbench Support Package for NI USRP Radios。有关详细信息,请参阅Install Support Package for NI USRP Radios (Wireless Testbench)。然后,使用Radio Setup (Wireless Testbench) 向导设置无线电并保存无线电配置。

生成波形

App 选项卡中的信号处理和通信下点击无线波形发生器对应的图标以打开该 App。或者,在 MATLAB 命令提示符下输入 wirelessWaveformGenerator

波形类型部分中,通过点击 OFDM 选择一个 OFDM 波形。在该 App 的最左侧窗格中,调整所选波形的任何配置参数。然后,在该 App 的工具条中点击生成来生成配置。

Generate waveform in Wireless Waveform Generator app

配置无线电发射机

从该 App 的工具条中选择发射机选项卡。在发射机库中,选择您的无线电。

在该 App 最左侧的窗格中,选择您使用无线电设置向导保存的无线电设置配置的名称。

设置中心频率、增益和天线配置参数。该 App 会基于您之前生成的波形自动设置波形采样率。无线电会使用板载数据缓冲来确保以高达支持的最大基带采样率实现连续数据传输。如有必要,为了达到指定的采样率,无线电会使用 Farrow Rate Converter。设置采样率时,请参考以下列表:

  • USRP N300 - 120,945 Hz 至 76.8 MHz,或以下值之一:122.88 MHz、125 MHz 或 153.6 MHz

  • USRP N310 - 120,945 Hz 至 76.8 MHz,或以下值之一:122.88 MHz、125 MHz 或 153.6 MHz

  • USRP N320 - 196,851 Hz 至 125 MHz,或以下值之一:200 MHz、245.76 MHz 或 250 MHz

  • USRP N321 - 196,851 Hz 至 125 MHz,或以下值之一:200 MHz、245.76 MHz 或 250 MHz

  • USRP X300 - 181,418 Hz 至 100 MHz,或以下值之一:184.32 MHz 或 200 MHz

  • USRP X310 - 181,418 Hz 至 100 MHz,或以下值之一:184.32 MHz 或 200 MHz

  • USRP X410 - 241,890 Hz 至 125 MHz,或以下值之一:245.76 MHz、250 MHz、491.52 MHz 或 500 MHz

有关详细信息,请参阅Baseband Sample Rate in NI USRP Radios (Wireless Testbench)

Configure transmitter in Wireless Waveform Generator app

发射波形

要连续发射波形,请点击发射。要结束连续发射,请点击停止发射。要将波形生成和发射参数导出到可运行的 MATLAB 脚本,请点击导出 MATLAB 脚本

限制

MATLAB Online™ 中,无线波形发生器不支持使用 SDR 设备或测试仪器进行信号发射。

版本历史记录

在 R2018b 中推出

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