概述

这个示例模型执行所有处理复杂基带处理静态频率偏移、时间漂移、高斯噪声。应对上述障碍,这个示例中提供了一个参考实际数字接收机的设计,其中包括correlation-based粗频率补偿,PLL-based精细频率补偿,PLL-based符号定时恢复,帧同步和相位消除歧义。通信工具箱中的示例展示了图书馆几块™接收机实现同步算法的处理。

结构的例子

的高层结构模型如下图所示,其中包括发射机子系统、通道子系统,接收机子系统。

的详细结构发射机子系统和接收机子系统是见下图。

在以下部分中描述的组件进一步。

发射机

通道

接收机

发射机

发射机包括一些代子系统,QPSK调制器块,提出了余弦滤波器传输块。的一些代子系统使用MATLAB工作空间变量的负载框架,如下图所示。每一帧包含20“Hello world # # #”消息和标题。第一个26位是头位,可巴克已经被两个采样过量的代码。巴克码由两个为了生成精确采样过量13 QPSK符号中供以后使用数据解码子系统的接收机模型。剩下的部分载荷。载荷对应的ASCII表示“Hello world # # #”,其中“# # #”是一个重复序列的“000”,“001”,“002”,…,“099”。负载争相保证均衡分布的0和1的时间恢复操作在接收机模型。炒调制的比特QPSK调制器(灰色映射)。由两个的调制符号upsampled提出了余弦滤波器传输转出系数0.5。发射机系统的符号率每秒50 k的象征,和之后的采样率提出了余弦滤波器传输样本是100 k /秒。

AWGN信道频率偏移和变量延迟

的AWGN信道频率偏移和变量延迟子系统首先适用频率偏移和预设阶段抵消传输信号。然后添加一个变量延迟选择的以下两种类型的延迟信号:

使用多个延迟特性允许您调查其对接收机性能的影响,特别是在符号同步器块。通过一个延迟信号处理AWGN信道。的图AWGN信道频率偏移和变量延迟子系统如下面所示。

接收机

提出了余弦接收滤波器

的提出了余弦接收滤波器为传播提供了匹配滤波波形滚边因子为0.5。

自动增益控制

接收到的信号幅度影响载波和符号同步的准确性。因此,信号幅度应稳定,以确保一个最佳循环设计。AGC输出功率设置为一个值确保阶段和定时误差检测器的等价收益随时间保持不变。前的AGC放置提出了余弦接收滤波器这样可以测量信号幅度过采样因子2,从而提高预测的准确性。您可以参考7.2.2章和8.4.1章的1)有关如何设计阶段检测器增益。

粗频率补偿

的粗频率补偿子系统纠正输入信号的频率偏移的粗略估计。下面的图显示了子系统,频率偏移估计的平均correlation-based算法的输出粗频率补偿器块。执行的薪酬相/频率偏移块。通常有一个剩余频率偏移即使在粗频率补偿,这将导致缓慢旋转的星座。的载波同步器块补偿这剩余的频率。

的准确性粗频率补偿器减少最大频率偏移值。理想情况下,这个值应该设置略高于预期的频率偏移范围。例如,该模型引入了一个5 kHz频率偏移和粗频率补偿器配置了一个6赫兹最大频率偏移量。

符号同步器

时间恢复执行的符号同步器库,实现了一个锁相环,第8章中描述的1),正确的接收信号的定时误差。使用加德纳的定时误差检测器估计算法,这是旋转不变。换句话说,这个算法可以使用之前或之后频率偏移补偿。块的输入由两个采样过量。平均为每两块产生一个输出符号输入样本。然而,当通道计时误差(延迟)达到符号边界时,会有一个额外的输出帧或失踪的象征。在这种情况下,块实现了一些填料/跳过因此该块的输出是一个适应可变的信号。

的阻尼因子,规范化的环路带宽,探测器获得块的可调参数。他们的默认值设置为1(临界阻尼),分别为0.01和5.4,快速锁相环锁正确的时机,同时引入小定时抖动。

载波同步器

罚款是由一个频率补偿载波同步器库,实现了一个锁相环(PLL),第7章中描述的1),跟踪剩余频率偏移和相位补偿输入信号。锁相环采用直接数字合成器(DDS)生成补偿相位抵消剩余频率和相位补偿。DDS的相位偏移估计相位误差的积分回路滤波器的输出。

的阻尼因子和规范化的环路带宽块的可调参数。他们的默认值设置为1(临界阻尼)和0.01,分别,因此可以快速锁相环锁目的阶段,同时引入小相位噪声。

序言探测器和帧同步器

检测到的位置已知的帧头的序言探测器库块和帧同步是由MATLAB系统块使用FrameSynchronizer系统对象™。序言探测器块使用已知的帧头(QPSK-modulated巴克代码)关联对收到QPSK符号为了找到帧头的位置。帧同步器块使用这个位置信息来调整帧边界。也将适应可变的输出符号同步器块到一个固定大小的框架,这对于下游处理是必要的。第二块的输出是一个布尔标量表示如果第一个输出是一个有效的框架所需的头,如果是这样的话,可以数据解码子系统运行。

数据解码

的数据解码启用子系统执行阶段消除歧义,解调解码和文本消息。的载波同步器块可以锁未调制的载波相移的0,90,180,或270度,这可能会导致一个阶段歧义。相位模糊的细节及其决议,请参阅7.2.2和7.7章(1]。的相位偏移估计量子系统决定了这一阶段的转变。的相位模糊校正和解调子系统旋转输入信号的相位偏移估计和解调修正数据。载荷位descrambled,打印出来的模型诊断查看器的模拟。金宝app

并显示结果

运行仿真时,它显示比特误码率和大量的图形结果。

这些范围后说明了接收信号的频谱过滤前后,以及滤波后的信号星座,时机复苏和后细频率补偿。

在下面是星座图的输出符号同步器和载波同步器块分别。

探索的例子

示例允许您尝试多个系统功能检查他们对比特误码率性能的影响。例如,您可以查看更改频率偏移的影响,延迟类型和在不同的显示器。

这个示例模型静态频率偏移。在实践中,频率偏移会随着时间的不同而不同。这个模型仍然可以跟踪时变频率漂移通过粗频率补偿子系统。如果实际的频率偏移超过最大频率偏移,可以跟踪当前粗频率补偿子系统,可以增加其跟踪范围通过增加采样过密的因素。或者,您可以改变算法从correlation-based FFT-based,模型参数块。FFT-based算法执行比correlation-based算法在低Eb /不。

你也可以调整规范化的环路带宽和阻尼因子参数符号同步器和载波同步器块,评估他们的收敛时间和估计精度。此外,您可以评估的拉片范围载波同步器块。有一个很大的规范化的环路带宽和阻尼因子,锁相环可以获得更大的频率偏移范围。然而一个大规范化的环路带宽允许更多的噪音,导致大量相位估计的均方误差。“欠阻尼的系统(与阻尼因子小于1)沉降速度快,但表现出过度和振荡;过阻尼系统(与阻尼因子大于1)缓慢沉降时间,但没有振荡。”[1]。为更多的细节在这些锁相环的设计参数,您可以参考附录C (1]。

引用

1。Michael大米,“数字通信——一个离散的方法”,普伦蒂斯霍尔,2008年4月。