Компенсируйте разбаланс I/Q
The IQImbalanceCompensator Система object™ компенсирует дисбаланс между синфазными и квадратурными компонентами модулированного сигнала.
Для компенсации разбаланса I/Q:
Определите и настройте IQImbalanceCompensator объект. См. «Конструкция».
Функции step для компенсации разбаланса I/Q в соответствии со свойствами comm.IQImbalanceCompensator. Поведение step характерен для каждого объекта в тулбоксе.
Адаптивный алгоритм, присущий компенсатору разбаланса I/Q, совместим со схемами M-PSK, M-QAM и OFDM модуляции, где M>2.
Примечание
Выход компенсатора может быть масштабирован и повернут, то есть умножен на комплексное число, относительно ссылочного созвездия. На практике это не является проблемой, поскольку приемники правильны для этого до демодуляции посредством использования оценки канала.
Примечание
Начиная с R2016b, вместо использования step метод для выполнения операции, заданной Системной object™, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Для примера, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.
H = comm.IQImbalanceCompensator создает Системный объект компенсатора, H, который компенсирует дисбаланс между синфазными и квадратурными компонентами входного сигнала.
H = comm.IQImbalanceCompensator( создает объект компенсатора разбаланса I/Q, Name,Value)H, с каждым заданным свойством Name установить на заданную Value. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1, Value1..., NameN, ValueN).
|
Источник коэффициентов компенсатора Задайте любой из |
|
Начальный коэффициент, используемый для компенсации разбаланса I/Q Начальный коэффициент является комплексным скаляром, который может быть либо одинарной, либо двойной точностью. Значение по умолчанию |
|
Источник размера шага для адаптации коэффициента Задайте любой из |
|
Размер шага адаптации Задает размер шага, используемого алгоритмом при оценке разбаланса I/Q. Это свойство доступно только при |
|
Создает входной порт для управления адаптацией коэффициента компенсатора Когда это логическое свойство |
|
Создайте порт для вывода коэффициентов компенсатора Когда это логическое свойство |
| шаг | Компенсируйте разбаланс I/Q |
| Общий для всех системных объектов | |
|---|---|
release | Разрешить изменение значения свойства системного объекта |
reset | Сброс внутренних состояний Системного объекта |
При использовании resetэтот метод сбрасывает оконный суффикс из последнего символа в ранее обработанном системе координат.
Уменьшите влияния амплитуды и разбаланса фазы по модулированному сигналу QPSK с помощью Системного объекта comm.IQImbalanceCompensator?.
Создайте объект сигнального созвездия. Задайте пары "имя-значение", чтобы на схеме созвездия отображались только последние 100 символов данных.
constDiagram = comm.ConstellationDiagram(... 'SymbolsToDisplaySource','Property', ... 'SymbolsToDisplay',100);
Создайте компенсатор разбаланса I/Q.
iqImbComp = comm.IQImbalanceCompensator;
Сгенерируйте символы случайных данных и примените QPSK модуляцию.
data = randi([0 3],1e7,1); txSig = pskmod(data,4,pi/4);
Примените амплитуду и разбаланс фазы к переданному сигналу.
ampImb = 5; % dB phImb = 15; % deg gainI = 10.^(0.5*ampImb/20); gainQ = 10.^(-0.5*ampImb/20); imbI = real(txSig)*gainI*exp(-0.5i*phImb*pi/180); imbQ = imag(txSig)*gainQ*exp(1i*(pi/2 + 0.5*phImb*pi/180)); rxSig = imbI + imbQ;
Постройте график созвездия принятого сигнала. Заметьте, что принятый сигнал испытывал амплитуду и сдвиг фазы.
constDiagram(rxSig)
Примените алгоритм компенсации I/Q и посмотрите созвездие. Компенсированное сигнальное созвездие почти выровнено с ссылкой созвездием.
compSig = iqImbComp(rxSig); constDiagram(compSig)
Компенсируйте амплитуду и разбаланс фазы на 8-PSK сигнале при помощи comm.IQImbalanceCompensator Системный object™ с внешними коэффициентами.
Создайте 8-PSK модулятор и сигнальное созвездие Системные объекты. Используйте пары "имя-значение", чтобы убедиться, что на схеме созвездия отображаются только последние 100 символов данных и чтобы предоставить ссылочное созвездие.
hMod = comm.PSKModulator(8); refC = constellation(hMod); hScope = comm.ConstellationDiagram(... 'SymbolsToDisplaySource','Property', ... 'SymbolsToDisplay',100, ... 'ReferenceConstellation',refC);
Создайте объект компенсатора разбаланса I/Q с входом портом для коэффициентов алгоритма.
hIQComp = comm.IQImbalanceCompensator('CoefficientSource','Input port');
Сгенерируйте символы случайных данных и примените 8-PSK модуляцию.
data = randi([0 7],1000,1); txSig = step(hMod,data);
Примените амплитуду и разбаланс фазы к переданному сигналу.
ampImb = 5; % dB phImb = 15; % deg gainI = 10.^(0.5*ampImb/20); gainQ = 10.^(-0.5*ampImb/20); imbI = real(txSig)*gainI*exp(-0.5i*phImb*pi/180); imbQ = imag(txSig)*gainQ*exp(1i*(pi/2 + 0.5*phImb*pi/180)); rxSig = imbI + imbQ;
Постройте график созвездия принятого сигнала. Заметьте, что принятый сигнал испытывал амплитуду и сдвиг фазы.
step(hScope,rxSig);
Используйте iqimbal2coef функция для определения коэффициента компенсации, заданная амплитуда и разбаланс фазы.
compCoef = iqimbal2coef(ampImb,phImb);
Примените коэффициент компенсации к полученному сигналу, используя step функция comm.IQImbalanceCompensator объект и просмотр результирующего созвездия. Можно увидеть, что компенсированное сигнальное созвездие теперь почти выровнено по ссылке созвездию.
compSig = step(hIQComp,rxSig,compCoef); step(hScope,compSig)
Удалите разбаланс I/Q из сигнала 64-QAM и чтобы сделать оцененные коэффициенты внешне доступными, задавая размер шага алгоритма от порта входа.
Создайте объект сигнального созвездия. Используйте пары "имя-значение", чтобы на схеме созвездия отображались только последние 256 символов данных, установите пределы осей и задайте ссылочное совокупность.
M = 64; refC = qammod(0:M-1,M); constDiagram = comm.ConstellationDiagram(... 'SymbolsToDisplaySource','Property', ... 'SymbolsToDisplay',256, ... 'XLimits',[-10 10],'YLimits',[-10 10], ... 'ReferenceConstellation',refC);
Создайте разбаланс I/Q компенсатор Системного объекта в котором размер шага задается как входной параметр, а оцененные коэффициенты становятся доступными через выход порт.
iqImbComp = comm.IQImbalanceCompensator('StepSizeSource','Input port', ... 'CoefficientOutputPort',true);
Сгенерируйте символы случайных данных и примените 64-QAM модуляцию.
nSym = 25000; data = randi([0 M-1],nSym,1); txSig = qammod(data,M);
Примените амплитуду и разбаланс фазы к переданному сигналу.
ampImb = 2; % dB phImb = 10; % deg gainI = 10.^(0.5*ampImb/20); gainQ = 10.^(-0.5*ampImb/20); imbI = real(txSig)*gainI*exp(-0.5i*phImb*pi/180); imbQ = imag(txSig)*gainQ*exp(1i*(pi/2 + 0.5*phImb*pi/180)); rxSig = imbI + imbQ;
Постройте график созвездия принятого сигнала.
constDiagram(rxSig);
Задайте параметр размера шага для компенсатора разбаланса I/Q.
stepSize = 1e-5;
Компенсируйте разбаланс I/Q при установке размера шага через входной параметр. Можно увидеть, что компенсированное сигнальное созвездие теперь почти выровнено по ссылке созвездию.
[compSig,estCoef] = iqImbComp(rxSig,stepSize); constDiagram(compSig)
Постройте график вещественных и мнимых значений оценочных коэффициентов. Видно, что они достигают устойчивого решения.
plot((1:nSym)'/1000,[real(estCoef),imag(estCoef)]) grid xlabel('Symbols (thousands)') ylabel('Coefficient Value') legend('Real','Imag','location','best')
Управляйте алгоритмом адаптации компенсатора разбаланса I/Q с помощью внешнего аргумента.
Примените QPSK модуляцию к символам случайных данных.
data = randi([0 3],600,1);
txSig = pskmod(data,4,pi/4,'gray');Создайте компенсатор разбаланса I/Q, в котором алгоритм адаптации управляется через порт входа, размер шага задается через StepSize свойство, и оценочные коэффициенты предоставляются через порт выхода.
iqImbComp = comm.IQImbalanceCompensator('AdaptInputPort',true, ... 'StepSize',0.001,'CoefficientOutputPort',true);
Примените амплитуду и разбаланс фазы к переданному сигналу.
ampImb = 5; % dB phImb = 15; % deg gainI = 10.^(0.5*ampImb/20); gainQ = 10.^(-0.5*ampImb/20); imbI = real(txSig)*gainI*exp(-0.5i*phImb*pi/180); imbQ = imag(txSig)*gainQ*exp(1i*(pi/2 + 0.5*phImb*pi/180)); rxSig = imbI + imbQ;
Разделите операцию компенсации на три сегмента, в которых компенсатор включен для первых 200 символов, отключен для следующих 200 символов и включен для последних 200 символов. Сохраните данные коэффициента в трех векторах.
[~,estCoef1] = iqImbComp(rxSig(1:200),true); [~,estCoef2] = iqImbComp(rxSig(201:400),false); [~,estCoef3] = iqImbComp(rxSig(401:600),true);
Конкатенируйте коэффициенты комплексного алгоритма и постройте их действительные и мнимые части.
estCoef = [estCoef1; estCoef2; estCoef3]; plot((1:600)',[real(estCoef) imag(estCoef)]) grid xlabel('Symbols') ylabel('Coefficient Value') legend('Real','Imaginary','location','best')
Обратите внимание, что коэффициенты не адаптируются в течение времени, в котором компенсатор отключен.
Одним из основных нарушений, влияющих на приемники прямого преобразования, является дисбаланс между синфазной и квадратурной компонентами принимаемого сигнала. Вместо улучшения переднего аналогового оборудования, более экономично терпеть определенный уровень разбаланса I/Q и затем реализовывать методы компенсации. Алгоритм компенсации вслепую на основе круговости используется в качестве базиса для Разбаланса I/Q Compensator.
Показана обобщенная модель разбаланса I/Q, где g - амплитудный дисбаланс, а ϕ - разбаланс фазы (в идеале g = 1 и ϕ = 0). На рисунке H(f) - номинальная частотная характеристика ветвей, обусловленная, например, lowpass. HI(f) и HQ(f) представляют фрагментам синфазной и квадратурной амплитуды и фазовых откликов, которые отличаются от номинальной характеристики. При идеальном совпадении HI(f) = HQ(f) = 1.
Позвольте z(t) быть идеальным эквивалентным сигналом основной полосы принятого сигнала, r(t), где его преобразование Фурье обозначено как Z(f). Учитывая обобщенную модель разбаланса I/Q, преобразование Фурье несбалансированного сигнала, x(t) = xI(t) + xQ(t), является
где G1(f) и G2(f) являются прямыми и сопряженными компонентами разбаланса I/Q. Эти компоненты определены как
Применяя обратное преобразование Фурье к X(f), модель сигнала становится x(t) = g1(t) * z(t) + g2(t) * z*(т).
Это предполагает структуру компенсатора, как показано, в которой обозначение в дискретном времени используется для выражения переменных. Компенсированный сигнал выражается как y (n) = x(n) + wx*(n).
Простой алгоритм вида
используется для определения весов, потому что гарантирует, что выход «правильный», то есть, [1]. Начальное значение w определяется InitialCoefficient свойство, которое имеет значение по умолчанию 0 + 0i. M - размер шага, заданный в StepSize свойство.
[1] Анттила, Л., М. Валкама, и М. Ренфорс. «Слепая компенсация частотно-избирательных разбалансов I/Q в квадратурных радиочастотных приемниках: подход, основанный на циркулярности», Proc. IEEE ICASSP, pp.III-245-248, 2007.
[2] Kiayani, A., Л. Анттила, И. Цзоу и М. Волкама, «Передовой проект приемника для смягчения нескольких нарушений РФ в системах OFDM: алгоритмы и измерения РФ», журнал электротехники и вычислительной техники, издания 2012.