коммуникация. SymbolSynchronizer

Правильный сдвиг синхросигналов символов

Описание

comm.SymbolSynchronizer Система object™ корректирует сдвиг синхронизации символов между передатчиком с одной несущей и приемником для схем модуляции PAM, PSK, QAM и OQPSK. Дополнительные сведения см. в разделе Обзор синхронизации символов.

Примечание

Входной сигнал работает на основе частоты дискретизации, а выходной сигнал работает на основе частоты символов.

Для коррекции перекоса синхросигналов символов:

Создать comm.SymbolSynchronizer и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.

Создание

Синтаксис

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer (имя, значение)

Описание

пример

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer создает объект системы синхронизатора символов для коррекции перекоса часов между передатчиком с одной несущей и приемником.

пример

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer(Name,Value) задает свойства, используя одну или несколько пар имя-значение. Например, comm.SymbolSynchronizer('Modulation','OQPSK') конфигурирует системный объект синхронизатора символов для OQPSK-модулированного входного сигнала. Заключите каждое имя свойства в кавычки.

Настраиваемый DampingFactor, NormalizedLoopBandwidth, и DetectorGain свойства позволяют оптимизировать производительность синхронизатора в цикле моделирования без освобождения объекта.

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`Modulation` - Тип модуляции
`'PAM/PSK/QAM'` (по умолчанию) | `'OQPSK'`

Тип модуляции, указанный как 'PAM/PSK/QAM' или 'OQPSK'.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: char | string

`TimingErrorDetector` - Метод детектора ошибки синхронизации
`Zero-Crossing (decision-directed)` (по умолчанию) | `Gardner (non-data-aided)` | `Early-Late (non-data-aided)` | `Mueller-Muller (decision-directed)`

Метод детектора ошибок синхронизации, указанный как Zero-Crossing (decision-directed), Gardner (non-data-aided), Early-Late (non-data-aided), или Mueller-Muller (decision-directed). Это свойство назначает схему обнаружения ошибок синхронизации, используемую в синхронизаторе. Дополнительные сведения см. в разделе Обнаружение ошибок синхронизации (TED).

Настраиваемый: Нет

Типы данных: char | string

`SamplesPerSymbol` - Образцы на символ
`2` (по умолчанию) | целое число больше 1

Выборки на символ, указанное как целое число больше 1.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: double

`DampingFactor` - Коэффициент демпфирования петлевого фильтра
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент демпфирования фильтра контура, заданный как положительный скаляр. Дополнительные сведения см. в разделе Фильтр контуров.

Настраиваемый: Да

Типы данных: double | single

`NormalizedLoopBandwidth` - Нормализованная полоса пропускания фильтра контура
`0.01` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне (0, 1)

Нормализованная полоса пропускания фильтра цикла, заданная как скаляр в диапазоне (0, 1). Полоса пропускания контура нормализуется к частоте дискретизации входного сигнала. Дополнительные сведения см. в разделе Фильтр контуров.

Примечание

Для обеспечения блокировки синхронизатора символов установите NormalizedLoopBandwidth свойство имеет значение, меньшее, чем 0.1.

Настраиваемый: Да

Типы данных: double | single

`DetectorGain` - Коэффициент усиления фазового детектора
`2.7` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент усиления фазового детектора, определяемый как положительный скаляр.

Настраиваемый: Да

Типы данных: double | single

Использование

Для более ранних версий, чем R2016b, используйте step для запуска алгоритма объекта System. Аргументы для step - созданный объект, за которым следуют аргументы, показанные в этом разделе.

Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.

Синтаксис

symbols = symbolSync (выборки)

Описание

symbols = symbolSync(samples) корректирует сдвиг синхросигналов символов между передатчиком с одной несущей и приемником на основе входных выборок и выводит синхронизированные символы.

Вход работает на основе частоты дискретизации, а выходной сигнал работает на основе частоты символов.
Вы можете настроить DampingFactor, NormalizedLoopBandwidth, и DetectorGain для повышения производительности синхронизатора.

Входные аргументы

развернуть все

`samples` - Входные образцы
скаляр (по умолчанию) | вектор столбца

Входные выборки, заданные как скалярный или столбчатый вектор сигнала с одной несущей, модулированного PAM, PSK-, QAM или OQPSK.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного номера: Да

Выходные аргументы

развернуть все

`symbols` - Синхронизированные символы
вектор столбца

Синхронизированные символы, возвращаемые в виде вектора столбца переменного размера. Выходные символы наследуют тип данных из входных выборок. Для входных данных с размерами Nsamp-by-1 этот вывод имеет размеры Nsym-by-1. Nsym приблизительно равен Nsamp делению на Nsps, где Nsps равен SamplesPerSymbol значение свойства. Если выход превышает максимальный размер выхода $⌈ \frac{_{}}{_{}} NsampNsps ×$ 1,1 ⌉, он усекается.

`timingErr` - Расчетная ошибка синхронизации
скаляр в диапазоне [0, 1] | вектор столбца элементов в диапазоне [0, 1]

Оцененная ошибка синхронизации для каждой входной выборки, возвращаемой в виде скаляра в диапазоне [0, 1] или вектора столбца элементов в диапазоне [0, 1]. Оцененная ошибка синхронизации нормализуется к входной частоте дискретизации. timingErr имеет тот же тип данных и размер, что и входные данные samples.

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Специфично для `comm.SymbolSynchronizer`

`clone`	Создать повторяющийся объект System
`isLocked`	Определить, используется ли объект System

Общие для всех системных объектов

`step`	Запустить алгоритм объекта System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Ошибка синхронизации правильного символа сигнала, модулированного QPSK

Открыть сценарий в реальном времени

Исправьте фиксированную ошибку синхронизации символа в шумном QPSK-модулированном сигнале. Проверьте частоту битовых ошибок (BER) синхронизированного принятого сигнала.

Инициализация параметров моделирования.

M = 4;         % Modulation order for QPSK
nSym = 5000;   % Number of symbols in a packet
sps = 4;       % Samples per symbol
timingErr = 2; % Samples of timing error
snr = 15;      % Signal-to-noise ratio (dB)

Создание корня raised cosine (RRC) передачи и приема фильтра системных объектов.

txfilter = comm.RaisedCosineTransmitFilter( ...
    'OutputSamplesPerSymbol',sps);
rxfilter = comm.RaisedCosineReceiveFilter( ...
    'InputSamplesPerSymbol',sps,'DecimationFactor',2);

Создайте системный объект синхронизатора символов для исправления ошибки синхронизации.

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer;

Генерируют случайные M-ary символы и применяют модуляцию QPSK.

data = randi([0 M-1],nSym,1);
modSig = pskmod(data,M,pi/4);

Создайте объект задержки, чтобы ввести фиксированную ошибку синхронизации из 2 выборок. Поскольку фильтр RRC передачи выводит 4 выборки на символ, 1 выборка эквивалентна символу 1/4 через фиксированную задержку и канал.

fixedDelay = dsp.Delay(timingErr);
fixedDelaySym = ceil(fixedDelay.Length/sps); % Round fixed delay to nearest integer in symbols

Фильтрация модулированного сигнала через фильтр RRC передачи с помощью txfilter объект. Примените ошибку синхронизации сигнала с помощью fixedDelay объект.

txSig = txfilter(modSig);
delaySig = fixedDelay(txSig);

Пропускают задержанный сигнал через канал AWGN с отношением сигнал/шум 15 дБ.

rxSig = awgn(delaySig,snr,'measured');

Фильтрация модулированного сигнала через фильтр RRC приема с помощью rxfilter объект. Отображение графика разброса. Из-за ошибки синхронизации принятый сигнал не выравнивается с ожидаемой опорной комбинацией QPSK.

rxSample = rxfilter(rxSig);  
scatterplot(rxSample(1001:end),2)

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains an object of type line. This object represents Channel 1.

Исправьте ошибку синхронизации символа с помощью symbolSync объект. Отображение графика разброса. Синхронизированный сигнал теперь выравнивается с ожидаемой комбинацией QPSK.

rxSync = symbolSync(rxSample);
scatterplot(rxSync(1001:end),2)

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains an object of type line. This object represents Channel 1.

Демодулируйте сигнал QPSK.

recData = pskdemod(rxSync,M,pi/4);

Вычисляют, в символах, общую системную задержку из-за фиксированной задержки и фильтры RRC передачи и приема.

sysDelay = dsp.Delay(fixedDelaySym + txfilter.FilterSpanInSymbols/2 + ...
    rxfilter.FilterSpanInSymbols/2);

Вычислите BER с учетом системной задержки.

[numErr,ber] = biterr(sysDelay(data),recData)

numErr = 12

ber = 0.0012

Ошибка синхронизации правильного символа сигнала, модулированного BPSK

Открыть сценарий в реальном времени

Исправьте фиксированную ошибку синхронизации символа в шумном сигнале передачи BPSK. Проверьте частоту битовых ошибок (BER) синхронизированного принятого сигнала.

Инициализация параметров моделирования.

M = 2;         % Modulation order for BPSK
nSym = 20000;  % Number of symbols in a packet
sps = 4;       % Samples per symbol
timingErr = 2; % Samples of timing error
snr = 15;      % Signal-to-noise ratio (dB)

Создание корня raised cosine (RRC) передачи и приема фильтра системных объектов.

txfilter = comm.RaisedCosineTransmitFilter(...
    'OutputSamplesPerSymbol',sps);
rxfilter = comm.RaisedCosineReceiveFilter(...
    'InputSamplesPerSymbol',sps,'DecimationFactor',1);

Создайте системный object™ синхронизатора символов для исправления ошибки синхронизации.

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer(...
    'SamplesPerSymbol',sps, ...
    'NormalizedLoopBandwidth',0.01, ...
    'DampingFactor',1.0, ...
    'TimingErrorDetector','Early-Late (non-data-aided)');

Генерировать случайные символы данных и применять модуляцию BPSK.

data = randi([0 M-1],nSym,1);
modSig = pskmod(data,M);

fixedDelay = dsp.Delay(timingErr);
fixedDelaySym = ceil(fixedDelay.Length/sps); % Round fixed delay to nearest integer in symbols

txSig = txfilter(modSig);
delayedSig = fixedDelay(txSig);

Передача задержанного сигнала через канал AWGN.

rxSig = awgn(delayedSig,snr,'measured');

rxSample = rxfilter(rxSig);
scatterplot(rxSample(10000:end),2)

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains an object of type line. This object represents Channel 1.

Исправьте ошибку синхронизации символа с помощью symbolSync объект. Отображение графика разброса. Синхронизированный сигнал теперь выравнивается с ожидаемой совокупностью BPSK.

rxSync = symbolSync(rxSample);
scatterplot(rxSync(10000:end),2)

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains an object of type line. This object represents Channel 1.

Демодулируйте сигнал BPSK.

recData = pskdemod(rxSync,M);

Вычисляют, в символах, общую системную задержку из-за фиксированной задержки и фильтры RRC передачи и приема.

sysDelay = dsp.Delay(fixedDelaySym + txfilter.FilterSpanInSymbols/2 + ...
    rxfilter.FilterSpanInSymbols/2);

Вычислите BER с учетом системной задержки.

[numErr1,ber1] = biterr(sysDelay(data),recData)

numErr1 = 8

ber1 = 4.0000e-04

Правильная синхронизация символов и доплеровские смещения

Открыть сценарий в реальном времени

Исправьте ошибки синхронизации символов и смещения частоты с помощью comm.SymbolSynchronizer и comm.CarrierSynchronizer Системные объекты.

Конфигурация

Инициализация параметров моделирования.

M = 16;           % Modulation order
nSym = 2000;      % Number of symbols in a packet
sps = 2;          % Samples per symbol
spsFilt = 8;      % Samples per symbol for filters and channel
spsSync = 2;      % Samples per symbol for synchronizers
lenFilt = 10;     % RRC filter length

Создайте согласованную пару корневых объектов фильтра RRC для передатчика и приемника.

txfilter = comm.RaisedCosineTransmitFilter('FilterSpanInSymbols',lenFilt, ...
    'OutputSamplesPerSymbol',spsFilt,'Gain',sqrt(spsFilt));
rxfilter = comm.RaisedCosineReceiveFilter('FilterSpanInSymbols',lenFilt, ...
    'InputSamplesPerSymbol',spsFilt,'DecimationFactor',spsFilt/2,'Gain',sqrt(1/spsFilt));

Создайте объект системы фазового сдвига для введения доплеровского сдвига 100 Гц.

doppler = comm.PhaseFrequencyOffset('FrequencyOffset',100, ...
    'PhaseOffset',45,'SampleRate',1e6);

Создайте объект системы с переменной задержкой, чтобы ввести смещения синхронизации.

varDelay = dsp.VariableFractionalDelay;

Создание объектов системы синхронизации несущих и символов для коррекции доплеровского сдвига и смещения синхронизации соответственно.

carrierSync = comm.CarrierSynchronizer('SamplesPerSymbol',spsSync);
symbolSync = comm.SymbolSynchronizer( ...
    'TimingErrorDetector','Early-Late (non-data-aided)', ...
    'SamplesPerSymbol',spsSync);

Создание диаграммы созвездий Системные объекты для просмотра результатов.

refConst = qammod(0:M-1,M,'UnitAveragePower',true);
cdReceive = comm.ConstellationDiagram('ReferenceConstellation',refConst, ...
    'SamplesPerSymbol',spsFilt,'Title','Received Signal');
cdDoppler = comm.ConstellationDiagram('ReferenceConstellation',refConst, ...
    'SamplesPerSymbol',spsSync,'Title','Frequency Corrected Signal');
cdTiming = comm.ConstellationDiagram('ReferenceConstellation',refConst, ...
    'SamplesPerSymbol',spsSync,'Title','Frequency and Timing Synchronized Signal');

Основной цикл обработки

Основной цикл обработки:

Генерирует случайные символы и применяет модуляцию КАМ.
Фильтрация модулированного сигнала.
Применяет частотные и временные смещения.
Пропускает передаваемый сигнал через канал AWGN.
Фильтрация принятого сигнала.
Коррекция доплеровского сдвига.
Коррекция смещения синхронизации.

for k = 1:15
    data = randi([0 M-1],nSym,1);
    modSig = qammod(data,M,'UnitAveragePower',true);         
    txSig = txfilter(modSig);            
    
    txDoppler = doppler(txSig);          
    txDelay = varDelay(txDoppler,k/15);  
    
    rxSig = awgn(txDelay,25);            
    
    rxFiltSig = rxfilter(rxSig);         
    rxCorr = carrierSync(rxFiltSig); 
    rxData = symbolSync(rxCorr);  
end

Визуализация

Постройте график созвездий принятого сигнала, скорректированного по частоте сигнала и синхронизированного по частоте и времени сигнала. Конкретные точки созвездия не могут быть идентифицированы в принятом сигнале и могут быть идентифицированы только частично в сигнале с поправкой на частоту. Однако синхронизированный по времени и частоте сигнал выравнивается с ожидаемыми точками совокупности КАМ.

cdReceive(rxSig)

Figure Constellation Diagram contains an axes and other objects of type uiflowcontainer, uimenu, uitoolbar. The axes with title Received Signal contains 2 objects of type line. This object represents Channel 1.

cdDoppler(rxCorr)

Figure Constellation Diagram contains an axes and other objects of type uiflowcontainer, uimenu, uitoolbar. The axes with title Frequency Corrected Signal contains 2 objects of type line. This object represents Channel 1.

cdTiming(rxData)

Figure Constellation Diagram contains an axes and other objects of type uiflowcontainer, uimenu, uitoolbar. The axes with title Frequency and Timing Synchronized Signal contains 2 objects of type line. This object represents Channel 1.

Ошибка синхронизации для шумового сигнала 8-PSK

Открыть сценарий в реальном времени

Исправьте монотонно увеличивающуюся ошибку синхронизации символа в шумном 8-PSK сигнале. Отображение нормализованной ошибки синхронизации.

Инициализация параметров моделирования.

M = 8;            % Modulation order
nSym = 5000;      % Number of symbol in a packet
sps = 2;          % Samples per symbol
nSamp = sps*nSym; % Number of samples in a packet

Создание корня raised cosine (RRC) передачи и приема фильтра системных объектов.

txfilter = comm.RaisedCosineTransmitFilter( ...
    'OutputSamplesPerSymbol',sps);
rxfilter = comm.RaisedCosineReceiveFilter( ...
    'InputSamplesPerSymbol',sps, ...
    'DecimationFactor',1);

Создайте переменную дробную задержку System object™, чтобы ввести монотонно увеличивающуюся ошибку синхронизации.

varDelay = dsp.VariableFractionalDelay;

Создайте системный объект синхронизатора символов для исправления ошибки синхронизации.

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer(...
    'TimingErrorDetector','Mueller-Muller (decision-directed)', ...
    'SamplesPerSymbol',sps);

Генерировать случайные 8-арные символы и применять 8-PSK модуляцию.

data = randi([0 M-1],nSym,1);
modSig = pskmod(data,M,pi/8);

Фильтрация модулированного сигнала через фильтр передачи с увеличенным косинусом и применение монотонно увеличивающейся временной задержки.

vdelay = (0:1/nSamp:1-1/nSamp)';
txSig = txfilter(modSig);      
delaySig = varDelay(txSig,vdelay);

Пропускают задержанный сигнал через канал AWGN с отношением сигнал/шум 15 дБ.

rxSig = awgn(delaySig,15,'measured');

Фильтрация модулированного сигнала через фильтр RRC приема. Отображение графика разброса. Из-за ошибки синхронизации принятый сигнал не выравнивается с ожидаемой 8-PSK опорной совокупностью.

rxSample = rxfilter(rxSig);  
scatterplot(rxSample,sps)

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains an object of type line. This object represents Channel 1.

[rxSym,tError] = symbolSync(rxSample);
scatterplot(rxSym(1001:end))

Figure Scatter Plot contains an axes. The axes with title Scatter plot contains an object of type line. This object represents Channel 1.

Постройте график оценки ошибки синхронизации. Со временем нормированная ошибка синхронизации увеличивается до 1 выборки.

figure
plot(vdelay,tError)
xlabel('Time (s)')
ylabel('Timing Error (samples)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Подробнее

развернуть все

Обзор синхронизации символов

Алгоритм синхронизатора синхронизации символов основан на алгоритме ФАПЧ, который состоит из четырех компонентов:

Детектор ошибок синхронизации (TED)
Делающий интерполяции
Контроллер интерполяции
Фильтр контура

Для модуляции OQPSK синфазная и квадратурная составляющие сигнала сначала выравниваются (как в модуляции QPSK) с использованием буфера состояния для кэширования последней половины символа предыдущего входа. После начального выравнивания оставшийся процесс синхронизации будет таким же, как для модуляции QPSK.

На этой блок-схеме показан пример синхронизатора синхронизации. На чертеже синхронизация символа PLL действует на x (t), принятый сигнал выборки после согласованной фильтрации. Синхронизирующий сигнал символа ФАПЧ выдает сигнал символа $x (_{} \overset{}{kTs} +$

Обнаружение ошибок синхронизации (TED)

Синхронизатор синхронизации символов поддерживает методы TED без помощи данных и TED, направленные на принятие решения. В этой таблице представлены выражения оценки времени для опций метода TED.

Метод TED	Выражение
Пересечение нуля (по решению)	$e (k) =x (_{} (k-1/2) \overset{}{} {\overset{Ts +τ^}{}}_{)} [a^0 {\overset{}{}}_{} (k−1) -a^0 (k)] {+y}_{} (\overset{}{} {\overset{}{}}_{(k−1/2)} Ts +τ^{\overset{}{)}}_{[} a^1$ (k−1) −a^1 (k)]
Гарднер (без помощи данных)	$e (k) =x (_{} (k-1/2) \overset{}{} Ts +τ^) [x (_{} \overset{}{} (k-1)_{Ts +τ^}) \overset{}{} -x (kTs +τ^)]_{+y} \overset{}{(} (k−1/2)_{} Ts +τ^\overset{}{)} [y (_{} \overset{}{(k−1)}$ Ts +τ^) −y (kTs +τ^)]
Ранняя задержка (без помощи данных)	$e (k) =x_{} \overset{}{} (kTs +τ^) [x (_{} \overset{(k+1/2)}{} Ts +τ^) −x (_{} \overset{}{} (k-1/2)_{} Ts +τ^\overset{}{)}] +y {(kTs +τ^)}_{} [\overset{}{y} ((k+1/2)_{} Ts +τ^\overset{}{)} -y$ ((k−1/2) Ts +τ^)]
Мюллер-Мюллер (по решению)	$e (k) {\overset{}{}}_{} =a^0 (k−1)_{x} \overset{}{} {\overset{}{}}_{} (kTs +τ^) -a^0 (k)_{x} \overset{}{(} {\overset{(k-1)}{}}_{} Ts +τ^)_{} +a^1 \overset{}{} {\overset{(k-1)}{}}_{} y (kTs +τ^)_{} \overset{-a^1}{}$ (k) y ((k−1) Ts +τ^)

Без помощи данных TED использует принятые выборки без какого-либо знания передаваемого сигнала или результатов оценки канала. Для оценки временной ошибки сигналов со схемами модуляции, которые имеют точки созвездия, выровненные с синфазной или квадратурной осью, используют неинформативный ТЭД. Примеры сигналов, подходящих для методов Гарднера или ранних запаздываний, включают QPSK-модулированные сигналы с нулевым фазовым смещением, которое имеет точки в {1 + 0i, 0 + 1i, -1 + 0i, 0 − 1i} и BPSK-модулированные сигналы с нулевым фазовым смещением.

Метод Гарднера - метод Гарднера является методом обратной связи без помощи данных, который не зависит от восстановления фазы несущей. Используется для систем основной полосы частот и модулированных систем несущих. Более конкретно, этот способ используется для систем, которые используют тип линейной модуляции с импульсами Найквиста, которые имеют избыточную ширину полосы между приблизительно 40% и 100%. Примеры включают в себя системы, которые используют PAM, PSK, QAM или OQPSK модуляцию и которые формируют сигнал с использованием повышенных косинусных фильтров, коэффициент отката которых находится между 0,4 и 1. При наличии шума эффективность этого способа восстановления синхронизации улучшается по мере увеличения избыточной полосы пропускания (или увеличения коэффициента отката в случае фильтра с увеличенным косинусом). Метод Гарднера аналогичен методу раннего-позднего затвора.
Метод раннего запаздывания - метод раннего запаздывания является методом обратной связи без помощи данных. Он используется для систем, которые используют линейный тип модуляции, такой как PAM, PSK, QAM или OQPSK модуляция. Например, системы, использующие приподнятый косинусный фильтр с импульсами Найквиста. При наличии шума эффективность этого способа восстановления синхронизации улучшается по мере увеличения избыточной полосы пропускания импульса (или увеличения коэффициента отката в случае фильтра с увеличенным косинусом).

Ранне-поздний метод аналогичен методу Гарднера. Метод Гарднера работает лучше в системах с высокими значениями SNR, поскольку он имеет более низкий собственный шум, чем ранний-поздний метод.

TED, направленный на принятие решения, использует sign функция оценки синфазной и квадратурной составляющих принимаемых выборок, что приводит к более низкой вычислительной сложности, чем неинформируемый ТЭД.

Метод пересечения нуля - метод пересечения нуля - это метод, направленный на принятие решения, который требует 2 выборки на символ на входе синхронизатора. Используется в условиях низкого SNR для всех значений избыточной полосы пропускания и в условиях умеренного SNR для умеренных коэффициентов избыточной полосы пропускания в приблизительном диапазоне [0,4, 0,6].
Метод Мюллера-Мюллера - метод Мюллера-Мюллера является методом направленной на принятие решения обратной связи, который требует предварительного восстановления фазы несущей. Когда входной сигнал имеет импульсы Найквиста (например, при использовании приподнятого косинусного фильтра), метод Мюллера - Мюллера не имеет собственного шума. Для узкополосной сигнализации при наличии шума производительность метода Мюллера-Мюллера улучшается по мере уменьшения коэффициента избыточной полосы пропускания импульса.

Поскольку методы, направленные на принятие решения (пересечение нуля и Мюллер-Мюллер), оценивают ошибку синхронизации на основе знака синфазной и квадратурной составляющих сигналов, передаваемых в синхронизатор, они не рекомендуются для созвездий, имеющих точки либо с нулевой синфазной, либо с квадратурной составляющей. $x_{} \overset{}{}$ (kTs +τ^) и $y_{} \overset{}{}$ (kTs +τ^) являются совпадающими по фазе компонентами, и квадратурные компоненты входа сигнализирует к детектору ошибок выбора времени, $\overset{}{где}$ τ^ - предполагаемая ошибка выбора времени. ${\overset{}{Коэффициенты}}_{} a ^$ 0 (k) ${\overset{}{}}_{} и$ a ^ 1 (k) метода Мюллера-Мюллера являются ${оценками}_{} \overset{}{} x$ (kTs $+_{} \overset{}{}$ Оценки времени производятся путем примененияsign функция для синфазной и квадратурной составляющих и используется только для методов TED, направленных на принятие решения.

Делающий интерполяции

Временная задержка оценивается по выборкам с фиксированной скоростью согласованного фильтра, которые асинхронны со скоростью передачи символов. Поскольку результирующие выборки не выровнены с границами символов, для «перемещения» выборок используется интерполятор. Поскольку временная задержка неизвестна, интерполятор должен быть адаптивным. Кроме того, поскольку интерполятор представляет собой линейную комбинацию имеющихся выборок, его можно рассматривать как выходной сигнал фильтра.

Интерполятор использует кусочно-параболический интерполятор со структурой Фэрроу и коэффициентом α, установленным в 1/2 (см. Rice, Michael, Digital Communications: A Discrete-Time Approach).

Управление интерполяцией

Управление интерполяцией обеспечивает интерполятор индексом базовой точки и дробным интервалом. Индекс базовой точки - это индекс выборки, ближайший к интерполятору. Дробный интервал - это отношение времени между интерполятором и индексом его базовой точки и интервалом интерполяции.

Интерполяция выполняется для каждого образца, и стробирующий сигнал используется для определения того, выведен ли интерполятор. Синхронизатор использует управление интерполяцией счетчика по модулю 1 для обеспечения строба и дробного интервала для использования с интерполятором.

Фильтр контуров

Синхронизатор использует фильтр контура интегратора пропорционального плюс (PI). Пропорциональный коэффициент усиления, K1 и коэффициент усиления интегратора, K2, вычисляются с помощью

$_{K1} \frac{= -}{4, (1 +^{}_{2,}}$

$_{K2} \frac{= -^{}}{4start2 (1 + 2, (1 +^{}_{2-2)}}$ Kp.

Промежуточное условие,

$start= \frac{\frac{_{}_{}}{}}{\frac{BnTsNstart+}{}}$ 14,

где:

N - количество выборок на символ.
start- коэффициент демпфирования.
_BnTS - нормализованная полоса пропускания шлейфа.
Kp - коэффициент усиления детектора.

Ссылки

[1] Райс, Майкл. Цифровая связь: дискретно-временной подход. Река Верхнее Седло, Нью-Джерси: Прентис Холл, 2008.

[2] Менгали, Умберто и Альдо Н. Д'Андреа. Методы синхронизации для цифровых приемников. Нью-Йорк: Пленум Пресс, 1997.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

Примечания и ограничения по использованию:

См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).

Документация

коммуникация. SymbolSynchronizer

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Modulation - Тип модуляции 'PAM/PSK/QAM' (по умолчанию) | 'OQPSK'

TimingErrorDetector - Метод детектора ошибки синхронизации Zero-Crossing (decision-directed) (по умолчанию) | Gardner (non-data-aided) | Early-Late (non-data-aided) | Mueller-Muller (decision-directed)

SamplesPerSymbol - Образцы на символ 2 (по умолчанию) | целое число больше 1

DampingFactor - Коэффициент демпфирования петлевого фильтра 1 (по умолчанию) | положительный скаляр

NormalizedLoopBandwidth - Нормализованная полоса пропускания фильтра контура 0.01 (по умолчанию) | скаляр в диапазоне (0, 1)

DetectorGain - Коэффициент усиления фазового детектора 2.7 (по умолчанию) | положительный скаляр

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

samples - Входные образцы скаляр (по умолчанию) | вектор столбца

Выходные аргументы

symbols - Синхронизированные символы вектор столбца

timingErr - Расчетная ошибка синхронизации скаляр в диапазоне [0, 1] | вектор столбца элементов в диапазоне [0, 1]

Функции объекта

Специфично для comm.SymbolSynchronizer

Общие для всех системных объектов

Примеры

Ошибка синхронизации правильного символа сигнала, модулированного QPSK

Ошибка синхронизации правильного символа сигнала, модулированного BPSK

Правильная синхронизация символов и доплеровские смещения

Ошибка синхронизации для шумового сигнала 8-PSK

Подробнее

Обзор синхронизации символов

Обнаружение ошибок синхронизации (TED)

Делающий интерполяции

Управление интерполяцией

Фильтр контуров

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Объекты

Блоки

Документация по инструментам связи

Поддержка

`Modulation` - Тип модуляции
`'PAM/PSK/QAM'` (по умолчанию) | `'OQPSK'`

`TimingErrorDetector` - Метод детектора ошибки синхронизации
`Zero-Crossing (decision-directed)` (по умолчанию) | `Gardner (non-data-aided)` | `Early-Late (non-data-aided)` | `Mueller-Muller (decision-directed)`

`SamplesPerSymbol` - Образцы на символ
`2` (по умолчанию) | целое число больше 1

`DampingFactor` - Коэффициент демпфирования петлевого фильтра
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`NormalizedLoopBandwidth` - Нормализованная полоса пропускания фильтра контура
`0.01` (по умолчанию) | скаляр в диапазоне (0, 1)

`DetectorGain` - Коэффициент усиления фазового детектора
`2.7` (по умолчанию) | положительный скаляр

`samples` - Входные образцы
скаляр (по умолчанию) | вектор столбца

`symbols` - Синхронизированные символы
вектор столбца

`timingErr` - Расчетная ошибка синхронизации
скаляр в диапазоне [0, 1] | вектор столбца элементов в диапазоне [0, 1]

Специфично для `comm.SymbolSynchronizer`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™