Структура примера

Этот пример состоит из следующих частей, дополнительно описанных в следующих разделах:

Приобретенная форма полосы пропускания

Подсистема Passband Waveform использует переменную рабочей области MATLAB ® для потоковой передачи в качестве выхода. Эта переменная представляет данные, которые были сгенерированы совместимым со стандартом передатчиком и получены с помощью оборудования для сбора данных. Номинальная частота дискретизации A/D составляет 9600 sps, но фактическая частота дискретизации A/D несколько смещена от этого значения, что приводит к смещению частоты символа синхронизации.

Преобразователь частоты и канал

Эта подсистема выполняет идеальное преобразование вниз к сложной полосе частот модулирующих сигналов, затем обрабатывает входной сигнал с выбором четырех последовательно деградированных каналов:

Селективный канал с замираниями частоты реализован библиотечным блоком SISO Fading Channel.

Использование нескольких каналов позволяет вам исследовать их эффекты на производительность приемника, особенно на эффективность блоков синхронизации символов. Бесшумный канал наиболее эффективно изолирует операцию приемника, и только AWGN и статические каналы, выбирающие частоту, показывают изящное ухудшение эффективности. Канал, выбирающий затухающую частоту, моделирует умеренный канал Ваттерсона, описанный в [2].

Приемник

Приемник MIL-STD-188-110A состоит из четырех подсистем:

Подсистема RRC Filter и AGC выполняет фильтрацию квадратного корня приподнятого косинуса на принимаемом сигнале, обеспечивая согласованную фильтрацию для переданной формы волны. АРУ гарантирует, что средняя степень сигнала в эквалайзер составляет 1 Вт. Эта операция гарантирует, что созвездие входного сигнала эквалайзера наиболее точно совпадает с идеальным созвездием, против которого оно принимает решения о символе.

Подсистема обнаружения преамбулы для включения нисходящей обработки выполняет корреляцию на известной преамбуле синхронизации 0,6 с, которая состоит из трех фактически идентичных сегментов данных 0,2 с. Он обнаруживает трёх последовательных достигать максимума корреляции через 0,2, 0,4 и 0,6 секунд порядка чтобы объявить обнаружение преамбулы. После обнаружения преамбулы подсистема отправляет управляющий сигнал для включения нисходящей обработки, включая: восстановление несущей, восстановление синхронизации, эквализацию, демодуляцию и коррекцию ошибок. Три последовательных peaks обнаруживаются конечным автоматом Stateflow ®, показанным ниже. Схема блока показывает конечный автомат в контексте с коррелятором преамбулы, и конечный автомат ниже блока схемы.

Подсистема Восстановления Несущей, Восстановления Синхронизации и Эквализации использует переключаемую NCO, чтобы сгенерировать компенсирующую синусоиду, чтобы удалить относительно постоянное смещение частоты несущей. Управляющий сигнал NCO генерируется путем оценки фазы ошибки между выходом эквалайзера RLS и его входом. Эквалайзер RLS реализован библиотечным блоком Decision Feedback Equalizer. Оценка выполняется путем вычисления поперечного спектра между входом эквалайзера и его выходом и выполнения линейного метода наименьших квадратов на подгонку полученной характеристики фазы. Фазовая ошибка затем фильтруется пропорционально-интегральным (PI) контроллером и подается на NCO восстановления несущей.

Чтобы компенсировать ошибку частоты синхронизации, присущую полученной форме волны, Подсистема Восстановления Несущей, Восстановления Синхронизации и Эквализации использует переключаемый модуль управления синхронизацией, чтобы сгенерировать значение дробной задержки и символьный синхроимпульс. Значение дробной задержки используется для управления блоком переменной задержки, который использует структуру фильтра Фэрроу, чтобы интерполировать его вход. Переменная задержка реализована библиотечным блоком Переменная дробная задержка.

Синхроимпульс, который запускается со скоростью 9600 sps, используется для уменьшения размера входного сигнала, который переизбирается на четыре, до скорости передачи символов 2400 sym/sec. Часы обычно идут высокими каждые четыре выборки, но из-за смещения частоты синхронизации, они периодически идут высокими каждые пять выборок. Синхроимпульс управляет операцией отпора, которая создает данные с интервалами между символами в системах координат 40 выборки в длину. Эти системы координат идеально подходят для обработки эквалайзером RLS, поскольку они имеют 40 отводов. Отпор происходит в Подсистеме Восстановления Несущей, Восстановления Синхронизации и Эквализации - > Выравнивания и Повторного Буфера. Эта подсистема также генерирует систему координат, который включает эквалайзер RLS. Эта система координат кадра также запускается с избыточной частотой дискретизации 9600 sps, но становится высоким номинально каждые 160 выборок. Из-за смещения частоты синхронизации он периодически становится высоким каждые 161 выборку.

Шаблон использования высокоскоростного синхроимпульса для приведения в действие системы обработки с более низкой скоростью может быть либерально использован в проектах приемника связи. Этот шаблон показан в более фундаментальной форме в DSP System Toolbox™ пример WWV Digital Receiver - Synchronization and Detection. Ниже показаны подсистемы восстановления, восстановления синхронизации и эквализации - > выравнивания и повторного буфера несущей:

Временная задержка, вызванная эквалайзером RLS, снова оценивается перекрестным спектральным методом и используется для приведения в действие NCO модуля управления синхронизацией. Линейная подгонка методом наименьших квадратов соответствует фазовой характеристике поперечного спектра между входом эквалайзера и его выходом. Наклон этой фазы оценивает задержку, вызванную эквалайзером.

Блок Decision Feedback Equalizer сконфигурирован так, чтобы использовать алгоритм RLS 'и имеет 20 отводов с обратной связью и 20 ответов с обратной связью. Структура DFE необходима из-за глубоких спектральных нулей, индуцированных каналом Ваттерсона. Быстро сходящийся алгоритм обновления веса RLS необходим для борьбы с быстрым замиранием канала Ваттерсона. Половину данных, которые обрабатывает эквалайзер, составляют обучающие данные. Этот большой процент обучающих данных необходим из-за быстро колеблющегося канала HF. Когда обучающие данные отбрасываются, выходная скорость эквалайзера номинально составляет 1200 sps. Кроме того, подсистема эквалайзера выполняет дескремблирование, чтобы отменить скремблирование, выполняемое передатчиком.

Подсистема Equalize и Re-Buffer также генерирует систему координат для активизации последующей обработки, выполненной в подсистеме Demodulation и Error Correction. Данные в эту нижестоящую подсистему упакованы в системы координат длиной 720 выборок, что соответствует длительности времени 0,6 с. Эта вторая система координат, как и первый, также запускается с избыточной частотой дискретизации 9600 sps, но становится высоким номинально каждые 5760 выборок. Однако из-за предыдущего понижающей дискретизации на четыре для вывода данных о скорости символа и эффективного понижающей дискретизации на два от отброса обучающих данных эквалайзера, часы запускают примерно каждый 5760/8 = 720 выборки. Однако из-за смещения частоты синхронизации синхроимпульс фактически становится высоким либо через каждые 5762, либо через каждые 5763 выборки.

Подсистема Демодуляции и Коррекции Ошибок выполняет следующие функции:

Результаты и отображения

Когда вы запускаете симуляцию, она отображает следующие числовые или графические результаты:

Эти графики показаны ниже, начиная со спектра выходной степени канала.

Ниже приведена оценка поперечной спектральной фазы между входом эквалайзера и его выходом.

Ниже представлен сигнал управления, используемый для управления дробной задержкой Фэрроу.

Ниже приведен график поля точек входа эквалайзера.

Ниже приведен график поля точек выхода эквалайзера.

Ниже приведены графики поля точек выхода дескремблера. Обратите внимание, что 8PSK созвездие было свернуто в созвездие QPSK, согласно MIL-STD-188-110A спецификации для этой скорости передачи данных.

Ниже приведен отрывок из демодулированного сообщения, который взят из MIL-STD-188-110a стандарта [1].

Исследование примера

Пример позволяет вам экспериментировать с несколькими возможностями системы, чтобы изучить их эффект на эффективность частоты ошибок байтов. Например, вы можете просмотреть эффект изменения модели канала на различных отображениях. В частности, когда вы выбираете канал, селективный по затухающей частоте, оценка фазы канала, сигнал управления Фэрроу и графика поля точек отображений заметно ухудшаются.

Можно также включить или отключить модуль управления синхронизацией и дробную задержку Farrow. Когда модуль управления синхронизацией отключен, демодуляция работает правильно в течение некоторого времени, но в конечном счете смещение частоты символа синхронизации превышает длину эквалайзера, что больше не может компенсировать задержку. На этой точке процесс демодуляции полностью разрушается. Когда дробная задержка Farrow отключена, и модуль управления синхронизацией включен, эффект более нюансовый. Однако в этом случае можно увидеть, как графики поля точек мерцают, когда временные интервалы символов пересекают контур символа. Наиболее легко это видно в бесшумном случае.

Примите к сведению качество демодулированного сообщения в графическом окне MATLAB. Для последовательно деградированных строений канала и/или приемника демодулированное сообщение становится постепенно более нечитаемым.

Чтобы сгенерировать исполняемый код для этой модели, вам нужно будет отключить отображение текстового сообщения, через подсистему Параметров модели. Блок, который выполняет печать текста, реализован с блоком Interpreted MATLAB Function, который не генерирует код.

Избранная библиография

[1] MIL-STD-188-110B: Стандарты взаимодействия и эффективности для модемов данных, Министерство обороны США, 2000. (Супермножество стандарта MIL-STD-188-110A)

[2] Рекомендация ITU-R 520-2: Использование Высокой частоты ионосферных симуляторов канала, 1978/1982/1992.

См. также

Пример Defense Communications: US MIL-STD-188-110B Baseband End-to-End Link показывает передатчик и приемник MIL-STD-188-110B без операций синхронизации. Это также позволяет гибко выбирать скорости передачи данных, в то время как этот пример имеет фиксированную скорость передачи данных 1200 бит/с.