Эта модель показывает систему связи, совместимую с американским военным стандартом миллиметра STD-188 110A. В частности, модель реализует полный получатель, который демодулирует и выводит текстовое сообщение, которое модулировалось ссылочным передатчиком и получалось с оборудованием сбора данных. Эта модель поддерживает скорость передачи данных на 1 200 бит/с. Это также реализует interleaver продолжительность 0,6 с.
Система, описанная в этом стандарте, предназначается для долгого пути и тактических коммуникаций по HF (высокочастотные) каналы. Система совместима с STANAG 4539 стандарта НАТО.
Этот пример состоит из следующих частей, далее описанных в разделах ниже:
Полученная Форма волны Полосы пропускания - Выводит полосовую форму волны STD-188 110A миллиметра, сосредоточенную на уровне 1 800 Гц
Переводчик частоты и Канал - Downconverts сигнал объединить основную полосу и обрабатывают его с выбором каналов
Получатель - Выполняет синхронизацию и основополосную обработку, и выводит текстовое сообщение
Полученная подсистема Формы волны Полосы пропускания использует переменную рабочей области MATLAB® для потока как выход. Эта переменная представляет данные, которые были сгенерированы стандартно-совместимым передатчиком и получены с оборудованием сбора данных. Номинальная частота дискретизации A/D является 9 600 SPS, но фактический A/D выборка уровня несколько возмещен от того значения, приводящего к символу, синхронизирующему смещение частоты.
Эта подсистема выполняет идеальное понижающее преобразование, чтобы объединить основную полосу, затем обрабатывает входной сигнал с выбором четырех последовательно ухудшенных каналов:
бесшумный канал
канал AWGN
статическая частота выборочный канал плюс AWGN
исчезающая частота выборочный канал плюс AWGN
Исчезающая частота выборочный канал реализована SISO, Исчезающей библиотечный блок Канала.
Использование нескольких каналов позволяет вам исследовать их эффекты на производительности получателя, особенно тот из блоков синхронизации символа. Бесшумный канал наиболее эффективно изолирует работу получателя и AWGN-единственную и статическую частоту, которую выборочные каналы показывают постепенному ухудшению в производительности. Исчезающая частота выборочный канал моделирует умеренный канал Уоттерсона, описанный в [2].
Получатель STD-188 110A миллиметра состоит из четырех подсистем:
Фильтр RRC и AGC
Преамбула обнаруживает, чтобы включить нисходящую обработку
Восстановление поставщика услуг, синхронизируя восстановление и эквализацию
Демодуляция и исправление ошибок
Фильтр RRC и подсистема AGC выполняют повышенную фильтрацию косинуса квадратного корня на полученном сигнале, обеспечивая согласованную фильтрацию для переданной формы волны. AGC гарантирует, что средняя степень сигнала в эквалайзер составляет 1 ватт. Эта операция гарантирует, что созвездие входного сигнала эквалайзера является наиболее тесно соответствующим к идеальному созвездию, против которого это принимает решения символа.
Преамбула Обнаруживает, чтобы Включить нисходящую подсистему Обработки, выполняет корреляцию на известном преамбула синхронизации 0,6 секунд, которая состоит из сегментов данных трех фактически идентичных 0,2 секунд. Это обнаруживает три последовательных peaks корреляции в 0,2, 0.4, и 0,6 секунды для того, чтобы объявить обнаружение преамбулы. Если преамбула обнаруживается, подсистема отправляет управляющий сигнал включить нисходящую обработку, включая: восстановление поставщика услуг, синхронизируя восстановление, эквализацию, демодуляцию и исправление ошибок. Три последовательных peaks обнаруживаются с конечным автоматом Stateflow®, показанным ниже. Блок-схема показывает конечный автомат в контексте с коррелятором преамбулы, и конечный автомат ниже блок-схемы.
Восстановление Поставщика услуг, Синхронизируя Восстановление и подсистему Эквализации использует переключаемый NCO, чтобы сгенерировать синусоиду компенсации, чтобы удалить относительно постоянное смещение несущей частоты. Управляющий сигнал NCO сгенерирован путем оценки ошибки фазы между выходом эквалайзера RLS и его входом. Эквалайзер реализован библиотечным блоком Эквалайзера Обратной связи Решения RLS. Оценка выполняется путем вычисления перекрестного спектра между входом эквалайзера и его выходом, и выполнения подгонки линейного метода наименьших квадратов на получившейся характеристике фазы. Ошибка фазы затем фильтруется контроллером пропорционального интеграла (PI) и питается NCO восстановления поставщика услуг.
Чтобы компенсировать ошибку частоты синхронизации, свойственную от полученной формы волны, Восстановление Поставщика услуг, Синхронизируя Восстановление и подсистему Эквализации использует переключаемый блок управления синхронизации, чтобы сгенерировать дробное значение задержки и часы символа. Дробное значение задержки используется, чтобы управлять переменным блоком задержки, который использует структуру фильтра Фэрроу, чтобы интерполировать ее вход. Переменная задержка реализована Переменным Дробным библиотечным блоком Задержки.
Часы символа, которые достигают 9 600 SPS, используются, чтобы проредить входной сигнал, который сверхдискретизирован четыре, вниз к уровню символа 2400 sym/sec. Часы обычно идут высоко каждые четыре выборки, но из-за смещения частоты синхронизации, они периодически идут высоко каждые пять выборок. Часы управляют операцией перебуферизации, которая создает расположенные с интервалами символом данные в системах координат 40 выборок долго. Эти системы координат идеально удовлетворяются для обработки эквалайзером RLS, поскольку это имеет 40 касаний. Перебуферизация происходит в Восстановлении Поставщика услуг, Синхронизируя Восстановление, и Эквализация-> Компенсирует и Перебуферная подсистема. Эта подсистема также генерирует часы системы координат, которые включают эквалайзер RLS. Эти часы системы координат также запускаются на сверхдискретизированном уровне 9 600 SPS, но идут высоко номинально каждые 160 выборок. Из-за смещения частоты синхронизации это периодически идет высоко каждая 161 выборка.
Шаблон использования часов высокого показателя, чтобы управлять более низкой системой обработки уровня может использоваться подробно в коммуникационных проектах получателя. Этот шаблон показывают в более основной форме в примере DSP System Toolbox™ WWV Цифровой Получатель - Синхронизация и Обнаружение.
Восстановление Поставщика услуг, Синхронизируя Восстановление и Эквализацию-> Компенсирует, и Перебуферную подсистему показывают ниже:
Задержка, понесенная эквалайзером RLS, оценивается еще раз перекрестным спектральным методом и используется, чтобы управлять NCO блока управления синхронизации. Подгонка линейного метода наименьших квадратов сделана к характеристике фазы перекрестного спектра между входом эквалайзера и его выходом. Наклон этой фазы оценивает задержку, вызванную эквалайзером.
Блок RLS Decision Feedback Equalizer имеет 20 feedforward и 20 касаний обратной связи. Структура DFE необходима из-за глубоких спектральных пустых указателей, вызванных каналом Уоттерсона. Быстро схождение алгоритм обновления веса RLS необходимо, чтобы бороться с быстрым исчезновением канала Уоттерсона. Половина данных, что процессы эквалайзера являются обучающими данными. Этот большой процент обучающих данных необходим из-за быстро колеблющегося канала HF. Однажды обучающие данные отбрасывается, норма выработки эквалайзера является номинально 1 200 SPS. Кроме того, подсистема эквалайзера выполняет дескремблирование, чтобы отменить скремблирование, выполняемое передатчиком.
Компенсирование и Перебуферная подсистема также генерируют часы системы координат, чтобы включить нисходящую обработку, выполняемую в подсистеме Демодуляции и Исправления ошибок. Данные в ту нисходящую подсистему группируются в системах координат 720 выборок долго, который соответствует длительности времени 0,6 секунд. Эти вторые часы системы координат, как с первым, также запускаются на сверхдискретизированном уровне 9 600 SPS, но идут высоко номинально каждые 5 760 выборок. Однако из-за предыдущей субдискретизации четыре, чтобы вывести данные уровня символа и эффективную субдискретизацию два от отбрасывания обучающих данных эквалайзера, часы инициировали примерно каждые 5760 / 8 = 720 выборок. Однако из-за смещения частоты синхронизации, часы на самом деле идут высоко или каждые 5762 или каждые 5 763 выборки.
Подсистема Демодуляции и Исправления ошибок выполняет следующие функции:
Экстракция символа через демодуляцию QPSK
Модифицированное Серое кодирование
Блокируйте устранение чередования
Декодирование Viterbi уровня 1/2, продолжительность ограничения 7 сверточных кодов
Вычисления коэффициента ошибок байта
Обнаружение конца сообщения
Печать текстового сообщения, которое управляло передатчиком
Когда вы запускаете симуляцию, она отображает эти числовые или графические результаты:
Коэффициент ошибок байта
Спектр мощности канала выводится
Оценка перекрестной спектральной фазы между входом эквалайзера и его выходом
Управляющий сигнал раньше управлял Фэрроу дробная задержка
График рассеивания эквалайзера вводится
График рассеивания эквалайзера выводится
График рассеивания дескремблера выводится
Окно, показывающее демодулируемое, декодируемое текстовое сообщение
Эти графики показывают ниже, начиная со спектра выходной мощности канала.
Ниже оценка перекрестной спектральной фазы между входом эквалайзера и его выходом.
Ниже управляющий сигнал, используемый, чтобы управлять Фэрроу дробная задержка.
Ниже график рассеивания входа эквалайзера.
Ниже график рассеивания эквалайзера выход.
Ниже график рассеивания дескремблера выход. Обратите внимание на то, что 8PSK созвездие было свернуто к созвездию QPSK на спецификацию STD-188 110A миллиметра для этой скорости передачи данных.
Ниже выборка из демодулируемого сообщения, которое взято из стандарта миллиметра STD-188 110a [1].
Пример позволяет вам экспериментировать с несколькими системными возможностями исследовать их эффект на производительности коэффициента ошибок байта. Например, можно просмотреть эффект изменения модели канала на различных отображениях. В частности, когда вы выбираете исчезающую частоту выборочный канал, оценка фазы канала, управляющий сигнал Фэрроу, и отображения графика рассеивания все заметно ухудшаются.
Можно также включить или отключить блок управления синхронизации и Фэрроу дробная задержка. Когда блок управления синхронизации отключен, демодуляция действует правильно какое-то время, но в конечном счете символ, синхронизирующий смещение частоты, превышает длину эквалайзера, который больше не может компенсировать задержку. В той точке процесс демодуляции терпит неудачу полностью. Когда Фэрроу, дробная задержка отключена, и блок управления синхронизации, включают, эффект более детален. Однако в этом случае вы видите, что графики рассеивания мерцают, когда синхронизация символа пересекает контур символа. Это наиболее легко замечено в бесшумном случае.
Примите во внимание качество демодулируемого сообщения в окне фигуры MATLAB. Для последовательно ухудшенного канала и/или настроек получателя, демодулируемое сообщение прогрессивно становится более нечитабельным.
Чтобы сгенерировать исполняемый код для этой модели, необходимо будет отключить отображение текстового сообщения через подсистему Параметров модели. Блок, который выполняет текстовую печать, реализован с Интерпретированным блоком MATLAB function, который не генерирует код.
[1] Миллиметр STD-188 110B: Функциональная совместимость и Стандарты Производительности для Модемов данных, американского Министерства обороны, 2000. (Надмножество стандарта миллиметра STD-188 110A)
[2] Рекомендация 520-2 ITU-R: использование высокочастотных ионосферных средств моделирования канала, 1978/1982/1992.
Пример Communications Toolbox™ Defense Communications: Основная полоса миллиметра STD-188 110B США Сквозная Ссылка показывает и передатчик STD-188 110B миллиметра и получатель без операций синхронизации. Это также включает гибкий выбор скоростей передачи данных, тогда как этот пример имеет фиксированную скорость передачи данных 1 200 бит/с.
