【python】QPSK・16QAM・64QAM 변조용의 함수

통신 시뮬레이션계의 기사는 변함없이 적습니다만, 징수하지 않고 써 갑니다.
코드는 파이썬이지만 matlab에도 쉽게 적용 할 수 있어야합니다.

import numpy as np


def bit_to_QPSK(TX_bit):
    # 入力bit系列のサイズを記録
    temp = TX_bit.shape
    M = temp[0]
    bit_num = temp[1]

    # まずは入力bit系列をBPSK変調
    TX_BPSK = np.ones((M, bit_num))
    TX_BPSK[TX_bit == 0] = -1

    # 平均電力が1になるように1/np.sqrt(2)をかけて、
    # BPSK系列の奇数番目は実部に、偶数番目は虚部になるように合成
    TX_BPSK = TX_BPSK * 1 / np.sqrt(2)
    TX_QPSK = TX_BPSK[:, 0:bit_num:2] + 1j * TX_BPSK[:, 1:bit_num:2]

    return TX_QPSK


def bit_to_16QAM(TX_bit):
    # 入力bit系列のサイズを記録
    temp = TX_bit.shape
    M = temp[0]
    bit_num = temp[1]
    sym_num = bit_num / 4

    # まずは入力bit系列をBPSK変調
    TX_BPSK = np.ones((M, bit_num))
    TX_BPSK[TX_bit == 0] = -1

    # 奇数番目のシンボルの重みをもたせた上で合成
    temp = 2 * TX_BPSK[:, 0:bit_num:2] + TX_BPSK[:, 1:bit_num:2]

    # 出力結果がグレイ符号化になるように調整
    temp_copy = temp.copy()
    temp[temp_copy == 3] = 1
    temp[temp_copy == 1] = 3

    TX_16QAM = (temp[:, 0:int(sym_num * 2):2] + 1j * temp[:, 1:int(sym_num * 2):2]) * 1 / np.sqrt(10)

    return TX_16QAM


def bit_to_64QAM(TX_bit):
    # 入力bit系列のサイズを記録
    temp = TX_bit.shape
    M = temp[0]
    bit_num = temp[1]
    sym_num = bit_num / 4

    # まずは入力bit系列をBPSK変調
    TX_BPSK = np.ones((M, bit_num))
    TX_BPSK[TX_bit == 0] = -1

    # シンボルの重みをもたせた上で合成
    temp = 4 * TX_BPSK[:, 0:bit_num:3] + 2 * TX_BPSK[:, 1:bit_num:3] + TX_BPSK[:, 2:bit_num:3]

    # 出力結果がグレイ符号化になるように調整
    temp_copy = temp.copy()
    temp[temp_copy == 7] = 3
    temp[temp_copy == 5] = 1
    temp[temp_copy == 3] = 5
    temp[temp_copy == 1] = 7
    temp[temp_copy == -3] = -1
    temp[temp_copy == -1] = -3

    TX_64QAM = (temp[:, 0:int(sym_num * 3):2] + 1j * temp[:, 1:int(sym_num * 3):2]) * 1 / np.sqrt(42)

    return TX_64QAM


# 送信側アンテナ数
M = 2
# 受信側アンテナ数
N = M
# 送信ビット数
bit_num = 12 * 10 ** 2

# 送信ビット列を生成
TX_bit = np.random.randint(0, 2, (M, bit_num))

# 各種変調を実行
TX_QPSK = bit_to_QPSK(TX_bit)
TX_16QAM = bit_to_16QAM(TX_bit)
TX_64QAM = bit_to_64QAM(TX_bit)

print(TX_bit)
print(TX_QPSK)
print(TX_16QAM)
print(TX_64QAM)

위의 bit_to_QPSK, bit_to_16QAM, bit_to_64QAM은 각각 0/1로 구성된 임의의 행 수의 비트 열을 QPSK 변조, 16QAM 변조, 64QAM 변조하는 함수입니다. 모두 그레이 인코딩이 되어 있을 것입니다.

비트와 심볼 할당이지만 QPSK는



16QAM은



64QAM은


라는 식으로 되어 있습니다. 그레이 인코딩의 비트 - 심볼 할당 방법은 일치하지 않으므로주의가 필요할 수 있습니다.

판정·복조용의 함수도 조만간 기사로 합니다.