comm.SymbolSynchronizer

Правильный наклон синхроимпульса символа

Описание

The comm.SymbolSynchronizer Система object™ корректирует наклон синхроимпульса символа между передатчиком с одной несущей и приемником для схем модуляции PAM, PSK, QAM и OQPSK. Для получения дополнительной информации см. раздел «Обзор синхронизации символов».

Примечание

Входной сигнал действует на базисе скорости дискретизации, и выходной сигнал действует на базисе скорости символа.

Для исправления наклона синхроимпульса символа синхронизации:

Создайте comm.SymbolSynchronizer Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.

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

Создание

Синтаксис

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer(Name,Value)

Описание

пример

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer создает символьный синхронизатор Системный объект для коррекции синхроимпульса между передатчиком с одной несущей и приемником.

пример

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer(Name,Value) устанавливает свойства с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Для примера, comm.SymbolSynchronizer('Modulation','OQPSK') конфигурирует системный объект символьной синхронизации для входного сигнала, модулированного OQPSK. Заключайте каждое имя свойства в кавычки.

Настраиваемые DampingFactor, NormalizedLoopBandwidth, и DetectorGain свойства позволяют вам оптимизировать эффективность синхронизатора в цикле симуляции, не освобождая объект.

Свойства

расширить все

Если не указано иное, свойства являются нетронутыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируются, когда вы вызываете их, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, можно изменить его значение в любой момент.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Использование Системных объектов.

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

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

Настраиваемый: Нет

Типы данных: char | string

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

Метод детектора ошибок синхронизации, заданный как Zero-Crossing (decision-directed), Gardner (non-data-aided), Early-Late (non-data-aided), или Mueller-Muller (decision-directed). Это свойство присваивает схему выявления ошибок синхронизации, используемую в синхронизаторе. Для получения дополнительной информации смотрите Выявление ошибок синхронизации (TED).

Настраиваемый: Нет

Типы данных: char | string

`SamplesPerSymbol` - Выборки по символу
`2` (по умолчанию) | целое число, больше 1

Выборки на символ, заданные как целое число, больше 1.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: double

`DampingFactor` - Коэффициент затухания контурного фильтра
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент затухания фильтра цикла, заданный как положительная скалярная величина. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Фильтр цикла».

Настраиваемый: Да

Типы данных: double | single

`NormalizedLoopBandwidth` - Нормированная полоса пропускания контурного фильтра
`0.01` (по умолчанию) | скаляром в области значений (0, 1)

Нормированная полоса пропускания цикла фильтра, заданная в виде скаляра в область значений (0, 1). Шумовая полоса нормирована к скорости дискретизации входного сигнала. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Фильтр цикла».

Примечание

Чтобы гарантировать блокировку символа синхронизатора, установите NormalizedLoopBandwidth свойство на значение меньше 0.1.

Настраиваемый: Да

Типы данных: double | single

`DetectorGain` - Коэффициент усиления фазового детектора
`2.7` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Фаза коэффициент усиления детектора, заданный как положительная скалярная величина.

Настраиваемый: Да

Типы данных: double | single

Использование

Для версий ранее R2016b используйте step функция для запуска алгоритма системного объекта. Аргументы в step является созданным объектом, далее приводятся аргументы, показанные в этом разделе.

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

Синтаксис

symbols = symbolSync(samples)

Описание

symbols = symbolSync(samples) корректирует наклон синхроимпульса символа между передатчиком с одной несущей и приемником на основе входных выборок и выходов синхронизированных символов.

Вход действует на базисе частоты дискретизации, а выходной сигнал действует на базисе скорости символа.
Можно настроить DampingFactor, NormalizedLoopBandwidth, и DetectorGain свойства для повышения эффективности синхронизатора.

Входные параметры

расширить все

`samples` - Входные выборки
скаляр (по умолчанию) | вектор-столбец

Вход отсчеты, заданные как скаляр или вектор-столбец сигнала с одной несущей, модулированного PAM-, PSK-, QAM- или OQPSK.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

расширить все

`symbols` - Синхронизированные символы
Вектор-столбец

Синхронизированные символы, возвращенные как вектор-столбец переменного размера. Символы выхода наследуют тип данных от выборок входов. Для входа с размерностями N _{самп-на-1}, этот выход имеет размерности _{N сим-на-1}. _N sym приблизительно равен _N sump, разделенному на N sps, где N sps равно SamplesPerSymbol значение свойства. Если выход превышает максимальный размер вывода $⌈ \frac{N_{samp}}{N_{sps}} \times 1.1 ⌉$ , она усечена.

`timingErr` - Предполагаемая ошибка синхронизации
скаляром в область значений [0, 1] | вектор-столбец элементов в область значений [0, 1]

Предполагаемая ошибка синхронизации для каждой выборки входа, возвращенная в виде скаляра в область значений [0, 1] или вектор-столбец элементов в область значений [0, 1]. Предполагаемая временная ошибка нормирована к входной частоте выборки. timingErr имеет тот совпадающий тип данных и размер, что и вход samples.

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

расширить все

Характерно для `comm.SymbolSynchronizer`

`clone`	Создайте повторяющийся системный объект
`isLocked`	Определите, используется ли системный объект

Общий для всех системных объектов

`step`	Запуск алгоритма системного объекта
`release`	Отпустите ресурсы и допустите изменения в значениях свойств системного объекта и входных характеристиках
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

Правильная ошибка синхронизации символа QPSK-модулированного сигнала

Открыть Live Script

Исправьте фиксированную ошибку символа синхронизации на зашумленном сигнале QPSK. Проверьте вероятность битовой ошибки (BER) синхронизируемого принимаемого сигнала.

Инициализируйте параметры симуляции.

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)

Создайте корневой приподнятый косинус (RRC), передает и принимает системные объекты фильтра.

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

Создайте символьный синхронизатор Системный объект, чтобы исправить ошибку синхронизации.

symbolSync = comm.SymbolSynchronizer;

Сгенерируйте случайные M-арные символы и примените QPSK модуляцию.

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

Пропустите модулированный сигнал через передающий RRC фильтр при помощи txfilter объект. Примените ошибку синхронизации сигнала при помощи fixedDelay объект.

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

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

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

Пропустите модулированный сигнал через приемный RRC-фильтр при помощи rxfilter объект. Отобразите график поля точек. Из-за ошибки синхронизации принятый сигнал не совпадает с ожидаемым эталонным созвездием 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 символа синхронизации при помощи symbolSync объект. Отобразите график поля точек. Синхронизированный сигнал теперь выравнивается с ожидаемым созвездием 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);

Вычислите в символах общую системную задержку из-за фиксированной задержки и фильтров RRC передачи и приема.

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

Вычислите BER с учетом задержки системы.

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

numErr = 12

ber = 0.0012

Правильная ошибка синхронизации символов BPSK-модулированного сигнала

Открыть Live Script

Исправьте фиксированную ошибку символа синхронизации на шумном сигнале передачи BPSK. Проверьте вероятность битовой ошибки (BER) синхронизируемого принимаемого сигнала.

Инициализируйте параметры симуляции.

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)

Создайте корневой приподнятый косинус (RRC), передает и принимает системные объекты фильтра.

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

Создайте символьный синхронизатор System object™, чтобы исправить ошибку синхронизации.

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

Сгенерируйте символы случайных данных и примените BPSK модуляцию.

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);

Пропустите задержанный сигнал 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.

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);

Вычислите в символах общую системную задержку из-за фиксированной задержки и фильтров RRC передачи и приема.

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

Вычислите BER с учетом задержки системы.

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

numErr1 = 8

ber1 = 4.0000e-04

Правильный график символа и смещения доплера

Открыть Live Script

Исправьте символы времени и ошибки смещения частоты при помощи comm.SymbolSynchronizer и comm.CarrierSynchronizer Системные объекты.

Строение

Инициализируйте параметры симуляции.

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 соответствующую пару корневых приподнятых Системных объектов фильтра косинуса (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 системный объект со смещением частоты фазы, чтобы ввести доплеровский сдвиг на 100 Гц.

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

Создайте Системный объект переменной задержки, чтобы ввести смещения времени.

varDelay = dsp.VariableFractionalDelay;

Создайте несущую и символьный синхронизатор Системные объекты, чтобы исправить доплеровский сдвиг и смещение по времени, соответственно.

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

Создайте сигнальное созвездие Системные объекты, чтобы просмотреть результаты.

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 QAM модуляцию.
Фильтрует модулированный сигнал.
Применяет смещения частоты и времени.
Передает переданный сигнал через канал AWGN.
Фильтрует принятый сигнал.
Исправляет доплеровский сдвиг.
Исправляет смещение 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 сигнальных созвездий принимаемого сигнала, сигнала с поправкой на частоту и синхронизируемого сигнала частоты и синхронизации. Конкретные точки созвездия не могут быть идентифицированы в принятом сигнале и могут быть только частично идентифицированы в сигнале с коррекцией частоты. Однако синхронизируемый по времени и частоте сигнал выравнивается с ожидаемыми точками созвездия QAM.

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 сигнала шумного 8-PSK

Открыть Live Script

Исправьте монотонно увеличивающуюся ошибку символа синхронизации на сигнале шумного 8-PSK. Отображение нормированной ошибки синхронизации.

Инициализируйте параметры симуляции.

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

Создайте корневой приподнятый косинус (RRC), передает и принимает системные объекты фильтра.

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 символьный синхронизатор Системный объект, чтобы исправить ошибку синхронизации.

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

Сгенерируйте случайные 8-арные символы и примените 8-PSK модуляцию.

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

Пропустите модулированный сигнал через фильтр передачи приподнятого косинуса и примените монотонно увеличивающуюся задержку синхронизации.

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

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

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

Пропустите модулированный сигнал через приемный RRC-фильтр. Отобразите график поля точек. Из-за ошибки синхронизации принятый сигнал не совпадает с ожидаемым 8-PSK эталонным созвездием.

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.

Исправьте ошибку символа синхронизации при помощи symbolSync объект. Отобразите график поля точек. Синхронизированный сигнал теперь выравнивается с ожидаемым 8-PSK созвездием.

[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 о

расширить все

Обзор символьной синхронизации

Алгоритм символьной синхронизации основан на цикле фазовой автоподстройки (ФАП), который состоит из четырех компонентов:

Детектор временных ошибок (TED)
Делающий интерполяции
Контроллер интерполяции
Фильтр цикла

Для модуляции OQPSK синфазные и квадратурные компоненты сигнала сначала выравниваются (как в модуляции QPSK) с использованием буфера состояний, чтобы кэшировать последнюю половину символа предыдущего входного сигнала. После начального выравнивания оставшийся процесс синхронизации аналогичен процессу модуляции QPSK.

Этот блок показывает пример синхронизатора синхронизации времени. На рисунке временная характеристика символа PLL работает с x (t), принятым сигналом дискретизации после согласованной фильтрации. PLL синхронизации символов выводит сигнал символа , $x (k T_{s} + \hat{τ})$ , после корректировки на синхроимпульс между передатчиком и приемником.

Выявление ошибок синхронизации (TED)

Синхронизатор временных параметров символа поддерживает методы TED с использованием данных и TED, ориентированные на принятие решений. В этой таблице показаны выражения оценки времени для опций метода TED.

Метод TED	Выражение
Пересечение нулем (направленное на принятие решения)	$e (k) = x ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [{\hat{a}}_{0} (k - 1) - {\hat{a}}_{0} (k)] + y ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [{\hat{a}}_{1} (k - 1) - {\hat{a}}_{1} (k)]$
Гарднер (без использования данных)	$e (k) = x ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [x ((k - 1) T_{s} + \hat{τ}) - x (k T_{s} + \hat{τ})] + y ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [y ((k - 1) T_{s} + \hat{τ}) - y (k T_{s} + \hat{τ})]$
Раннее-позднее (без использования данных)	$e (k) = x (k T_{s} + \hat{τ}) [x ((k + 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) - x ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ})] + y (k T_{s} + \hat{τ}) [y ((k + 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) - y ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ})]$
Мюллер-Мюллер (ориентированный на принятие решений)	$e (k) = {\hat{a}}_{0} (k - 1) x (k T_{s} + \hat{τ}) - {\hat{a}}_{0} (k) x ((k - 1) T_{s} + \hat{τ}) + {\hat{a}}_{1} (k - 1) y (k T_{s} + \hat{τ}) - {\hat{a}}_{1} (k) y ((k - 1) T_{s} + \hat{τ})$

TED без использования данных использует принятые выборки без какого-либо знания переданного сигнала или результатов оценки канала. TED без использования данных используется, чтобы оценить ошибку синхронизации для сигналов со схемами модуляции, которые имеют точки созвездия, выровненные по синфазной или квадратурной оси. Примеры сигналов, подходящих для методов Гарднера или раннего-позднего времени, включают модулированные QPSK сигналы с нулевым смещением фазы, который имеет точки в {1 + 0 i, 0 + 1 i, -1 + 0 i, 0−1<reservedrangesplaceholder0>} и BPSK-модулированные сигналы с нулевым смещением фазы.

Метод Гарднера - метод Гарднера является методом обратной связи без использования данных, который не зависит от восстановления фазы несущей. Используется для систем основной полосы частот и модулированных систем несущей. Более конкретно, этот способ используется для систем, которые используют тип линейной модуляции с импульсами Найквиста, которые имеют избыточную полосу пропускания между приблизительно 40% и 100%. Примеры включают системы, которые используют PAM, PSK, QAM или OQPSK модуляцию и которые формируют сигнал с использованием фильтров приподнятого косинуса, коэффициент срабатывания которых находится между 0,4 и 1. При наличии шума эффективность этого способа восстановления синхронизации улучшается, когда избыточная полоса пропускания увеличивается (или коэффициент срабатывания увеличивается в случае фильтра приподнятого косинуса). Метод Гарднера аналогичен методу ранних-поздних ворот.
Ранний-поздний метод - метод раннего-позднего периода является методом обратной связи без использования данных. Он используется для систем, которые используют тип линейной модуляции, такой как PAM, PSK, QAM или OQPSK модуляция. Для примера системы, использующие фильтр приподнятого косинуса с импульсами Найквиста. При наличии шума эффективность этого способа восстановления синхронизации улучшается, когда избыточная полоса пропускания импульса увеличивается (или коэффициент срабатывания увеличивается в случае фильтра приподнятого косинуса).

Ранне-поздний метод аналогичен методу Гарднера. Метод Гарднера работает лучше в системах с высокими значениями ОСШ, потому что он имеет более низкий самошум, чем ранний-поздний метод.

TED, ориентированный на принятие решений, использует sign функция для оценки синфазной и квадратурной составляющих принятых выборок, что приводит к меньшей вычислительной сложности, чем TED без использования данных.

Метод пересечения нулем - метод пересечения нулем является методом, направленным на принятие решения, который требует 2 выборки на символ на входе в синхронизатор. Используется в условиях низкого ОСШ для всех значений избыточной полосы пропускания и в условиях умеренного ОСШ для умеренных коэффициентов избыточной полосы пропускания в приблизительной области значений [0,4, 0,6].
Метод Мюллера-Мюллера - метод Мюллера-Мюллера является направленным на принятие решения методом обратной связи, который требует предварительного восстановления фазы несущей. Когда входной сигнал имеет импульсы Найквиста (для примера, при использовании фильтра приподнятого косинуса), метод Мюллера-Мюллера не имеет собственного шума. Для узкополосной передачи сигналов в присутствии шума эффективность метода Мюллера-Мюллера улучшается, когда коэффициент избыточной полосы пропускания импульса уменьшается.

Поскольку методы, ориентированные на принятие решений (пересечение нулем и Мюллер-Мюллер), оценивают ошибку синхронизации на основе знака синфазной и квадратурной составляющих сигналов, переданных синхронизатору, они не рекомендованы для созвездий, которые имеют точки с нулем синфазного или квадратурного компонента. $x (k T_{s} + \hat{τ})$ и $y (k T_{s} + \hat{τ})$ являются синфазными и квадратурными компонентами входных сигналов к детектору ошибки синхронизации, где $\hat{τ}$ - предполагаемая ошибка синхронизации. Коэффициенты метода Мюллера-Мюллера ${\hat{a}}_{0} (k)$ и ${\hat{a}}_{1} (k)$ являются оценками $x (k T_{s} + \hat{τ})$ и $y (k T_{s} + \hat{τ})$ . Временные оценки делаются путем применения sign функция для синфазного и квадратурного компонентов и используется только для методов TED, направленных на принятие решений.

Делающий интерполяции

Временная задержка оценивается из выборок с фиксированной скоростью согласованного фильтра, которые асинхронны со скоростью символа. Поскольку получившиеся выборки не выровнены по контурам символов, интерполятор используется, чтобы «переместить» выборки. Поскольку задержка неизвестна, интерполятор должен быть адаптивным. Кроме того, поскольку интерполяция является линейной комбинацией доступных выборок, ее можно рассматривать как выход фильтра.

Интерполятор использует кусочно-параболический интерполятор с структурой Фэрроу и α коэффициента, установленными на 1/2 (см. Райс, Майкл, Цифровые коммуникации: Подход в дискретном времени).

Управление интерполяцией

Управление интерполяцией предоставляет интерполятору индекс базовой точки и дробный интервал. Индекс базовой точки является индексом выборки, ближайшим к интерполяции. Дробный интервал является отношением времени между интерполяцией и ее индексом базовой точки и интерполяционным интервалом.

Интерполяция выполняется для каждой выборки, и сигнал строба используется, чтобы определить, выводится ли интерполянт. Синхронизатор использует управление интерполяцией счетчика по модулю 1, чтобы предоставить строб и дробный интервал для использования с интерполятором.

Циклический фильтр

Синхронизатор использует пропорционально-интегрирующий петлевой фильтр (PI). Пропорциональные составляющие, K 1 и коэффициент усиления интегратора, _K 2, вычисляются

$K_{1} = \frac{- 4 ζ θ}{(1 + 2 ζ θ + θ^{2}) K_{p}}$

$K_{2} = \frac{- 4 θ^{2}}{(1 + 2 ζ θ + θ^{2}) K_{p}} .$

Промежуточный срок, θ, дается

$θ = \frac{\frac{B_{n} T_{s}}{N}}{ζ + \frac{1}{4 ζ}},$

где:

N - количество выборок на символ.
ζ - коэффициент затухания.
_Bn _T s является нормированным циклом полосой пропускания.
K p - коэффициент усиления детектора.

Ссылки

[1] Райс, Майкл. Цифровые коммуникации: подход в дискретном времени. Верхняя Седл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2008.

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

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

Документация

comm.SymbolSynchronizer

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

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

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

SamplesPerSymbol - Выборки по символу 2 (по умолчанию) | целое число, больше 1

DampingFactor - Коэффициент затухания контурного фильтра 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

NormalizedLoopBandwidth - Нормированная полоса пропускания контурного фильтра 0.01 (по умолчанию) | скаляром в области значений (0, 1)

DetectorGain - Коэффициент усиления фазового детектора 2.7 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

samples - Входные выборки скаляр (по умолчанию) | вектор-столбец

Выходные аргументы

symbols - Синхронизированные символы Вектор-столбец

timingErr - Предполагаемая ошибка синхронизации скаляром в область значений [0, 1] | вектор-столбец элементов в область значений [0, 1]

Функции объекта

Характерно для comm.SymbolSynchronizer

Общий для всех системных объектов

Примеры

Правильная ошибка синхронизации символа QPSK-модулированного сигнала

Правильная ошибка синхронизации символов BPSK-модулированного сигнала

Правильный график символа и смещения доплера

Ошибка синхронизации для сигнала шумного 8-PSK

Подробнее о

Обзор символьной синхронизации

Выявление ошибок синхронизации (TED)

Делающий интерполяции

Управление интерполяцией

Циклический фильтр

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Объекты

Блоки

Документация Communications Toolbox

Поддержка

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

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

`SamplesPerSymbol` - Выборки по символу
`2` (по умолчанию) | целое число, больше 1

`DampingFactor` - Коэффициент затухания контурного фильтра
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`NormalizedLoopBandwidth` - Нормированная полоса пропускания контурного фильтра
`0.01` (по умолчанию) | скаляром в области значений (0, 1)

`DetectorGain` - Коэффициент усиления фазового детектора
`2.7` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`samples` - Входные выборки
скаляр (по умолчанию) | вектор-столбец

`symbols` - Синхронизированные символы
Вектор-столбец

`timingErr` - Предполагаемая ошибка синхронизации
скаляром в область значений [0, 1] | вектор-столбец элементов в область значений [0, 1]

Характерно для `comm.SymbolSynchronizer`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®