Symbol Synchronizer

Правильная расфазировка тактовых сигналов символьной синхронизации

Библиотека:
Communications Toolbox / Синхронизация

Описание

Блок Symbol Synchronizer корректирует расфазировку тактовых сигналов символьной синхронизации для PAM, PSK, QAM или схем модуляции OQPSK между передатчиком одно несущей и приемником. Для получения дополнительной информации см. Обзор Синхронизации Символа.

Примечание

Входной сигнал действует на базисе частоты дискретизации, в то время как выходной сигнал действует на базисе уровня символа.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`samples` — Введите выборки
скаляр (значение по умолчанию) | вектор-столбец

Введите выборки в виде скаляра или вектор-столбца PAM, PSK, QAM, или OQPSK модулировал сигнал одно несущей. Этот порт в без имени на блоке.

Типы данных: double | single
Поддержка комплексного числа: Да

Вывод

развернуть все

`Sym` — Символы выходного сигнала
скаляр | вектор-столбец

Символы выходного сигнала, возвращенные как скаляр переменного размера или вектор-столбец, который имеет совпадающий тип данных как вход. Для входа с размерностями N _samp-1, выход в Sym имеет размерности N _sym-1. N _sym приблизительно равен _{маисовой крупе} N, разделенной на _SPS N_{, SPS} N равен параметру Samples per symbol. Если выход превышает максимальный выходной размер $⌈ \frac{N_{samp}}{N_{sps}} \times 1.1 ⌉$ , это является усеченным.

Этот порт без имени, когда Normalized timing error output port не выбран.

`Err` — Предполагаемая ошибка синхронизации
скаляр | вектор-столбец

Предполагаемая ошибка синхронизации для каждой входной выборки, возвращенной как скаляр или вектор-столбец со значениями в области значений [0, 1]. Предполагаемая ошибка синхронизации нормирована на входной шаг расчета. Err имеет совпадающий тип данных и размер как входной сигнал.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Normalized timing error output port.

Параметры

развернуть все

`Modulation type` — Тип модуляции
`PAM/PSK/QAM` (значение по умолчанию) | `OQPSK`

Тип модуляции в виде PAM/PSK/QAM, или OQPSK.

`Timing error detector` — Тип синхронизации детектора ошибок
`Zero-Crossing (decision-directed)` (значение по умолчанию) | `Gardner (non-data-aided)` | `Early-Late (non-data-aided)` | `Mueller-Muller (decision-directed)`

Тип синхронизации детектора ошибок в виде Zero-Crossing (decision-directed)Гарднер (без использования данных), Early-Late (non-data-aided), или Mueller-Muller (decision-directed). Этот параметр присваивает схему выявления ошибок синхронизации, используемую в синхронизаторе.

Для получения дополнительной информации смотрите Синхронизацию выявления ошибок (TED).

`Samples per symbol` — Выборки на символ
2 (значение по умолчанию) | положительное целое число, больше, чем 1

Выборки на символ в виде положительного целого числа, больше, чем 1.

Типы данных: double

`Damping factor` — Коэффициент затухания контурного фильтра
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент затухания контурного фильтра в виде положительной скалярной величины. Для получения дополнительной информации смотрите Контурный фильтр.

Настраиваемый: да

Типы данных: double | single

`Normalized loop bandwidth` — Нормированная полоса пропускания контурного фильтра
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина меньше чем 1

Нормированная полоса пропускания контурного фильтра в виде положительной скалярной величины меньше чем 1. Полоса пропускания контура нормирована на частоту дискретизации входного сигнала. Для получения дополнительной информации смотрите Контурный фильтр.

Примечание

Чтобы гарантировать, что синхронизатор символа блокировки, устанавливает параметр Normalized loop bandwidth на значение меньше, чем 0.1.

Настраиваемый: да

Типы данных: double | single

`Detector gain` — Усиление детектора фазы
2.7 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Детектор фазы получает в виде положительной скалярной величины.

Настраиваемый: да

Типы данных: double | single

`Normalized timing error output port` — Включите нормированный порт вывода ошибок синхронизации
`on` (значение по умолчанию) | `off`

Выберите этот параметр, чтобы вывести нормированные ошибочные данные о синхронизации в выходном порту Err.

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Code generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted execution`

Тип симуляции, чтобы запуститься в виде Code generation или Interpreted execution.

Code generation – Симулируйте модель при помощи сгенерированного кода C. В первый раз вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, если модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующих симуляций быстрее, чем Interpreted execution.
Interpreted execution – Симулируйте модель при помощи MATLAB^® интерпретатор. Эта опция требует меньшего количества времени запуска, чем Code generation метод, но скорость последующих симуляций медленнее. В этом режиме можно отладить исходный код блока.

Примеры модели

Сигнал QPSK синхронизация коррекции смещения

Откорректируйте закрепленное смещение символьной синхронизации на шумном сигнале QPSK при помощи блока Symbol Synchronizer. Количество символов, выведенных блоком Symbol Synchronizer, является переменным размером. Если сигнал фиксированного размера требуется для нисходящей обработки, можно использовать блок Selector (Simulink), чтобы преобразовать Symbol Synchronizer выход в сигнал фиксированного размера.

Символ и кадровая синхронизация

Восстановите кадровую синхронизацию с системы QPSK, которой повреждает переменная ошибка синхронизации.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`

Больше о

развернуть все

Обзор синхронизации символа

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

Синхронизация детектора ошибок (TED)
Интерполятор
Контроллер интерполяции
Контурный фильтр

Для модуляции OQPSK синфазное и квадратурные компоненты сигнала сначала выравниваются (как в модуляции QPSK) использование буфера состояния, чтобы кэшировать последнюю половину символа предыдущего входа. После начального выравнивания остающийся процесс синхронизации эквивалентен для модуляции QPSK.

Эта блок-схема показывает пример синхронизатора синхронизации. На рисунке PLL символьной синхронизации работает с x (t), полученный демонстрационный сигнал после согласованной фильтрации. PLL символьной синхронизации выходные параметры сигнал символа, $x (k T_{s} + \hat{τ})$ , после исправления для расфазировки тактовых сигналов между передатчиком и приемником.

Синхронизация выявления ошибок (TED)

Поддержки синхронизатора символьной синхронизации не данные помогли TED и направленным на решение методам TED. Эта таблица показывает оценочные выражения синхронизации для опций метода TED.

Метод TED	Выражение
Пересечение нулем (направлено на решение)	$e (k) = x ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [{\hat{a}}_{0} (k - 1) - {\hat{a}}_{0} (k)] + y ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [{\hat{a}}_{1} (k - 1) - {\hat{a}}_{1} (k)]$
Гарднер (без использования данных))	$e (k) = x ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [x ((k - 1) T_{s} + \hat{τ}) - x (k T_{s} + \hat{τ})] + y ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) [y ((k - 1) T_{s} + \hat{τ}) - y (k T_{s} + \hat{τ})]$
Ранний поздно (не данные, которым помогают)	$e (k) = x (k T_{s} + \hat{τ}) [x ((k + 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) - x ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ})] + y (k T_{s} + \hat{τ}) [y ((k + 1 / 2) T_{s} + \hat{τ}) - y ((k - 1 / 2) T_{s} + \hat{τ})]$
Мюллер-Мюллер (направлен на решение)	$e (k) = {\hat{a}}_{0} (k - 1) x (k T_{s} + \hat{τ}) - {\hat{a}}_{0} (k) x ((k - 1) T_{s} + \hat{τ}) + {\hat{a}}_{1} (k - 1) y (k T_{s} + \hat{τ}) - {\hat{a}}_{1} (k) y ((k - 1) T_{s} + \hat{τ})$

Не данные помогли полученным выборкам использования TED без любого ведома переданного сигнала или результатов оценки канала. Не TED данных, которому помогают, используется, чтобы оценить ошибку синхронизации для сигналов со схемами модуляции, которым выровняли точки созвездия с синфазной осью или квадратурной осью. Примеры сигналов, подходящих для Гарднера или ранних последних методов, включают модулируемые QPSK сигналы с нулевым смещением фазы, которое имеет точки в {1+0i, 0+1i,-1+0i, 0−1i} и модулируемые BPSK сигналы с нулевым смещением фазы.

Метод Гарднера — метод Гарднера является методом обратной связи не данных, которому помогают, который независим от восстановления фазы несущей. Это используется для основополосных систем и модулируемых систем несущей. А именно, этот метод используется для систем, которые используют линейный тип модуляции с импульсами Найквиста, которые имеют избыточную полосу пропускания приблизительно между 40% и 100%. Примеры включают системы, которые используют PAM, PSK, QAM, или модуляцию OQPSK и ту форму сигнал с помощью фильтров приподнятого косинуса, фактор спада которых между 0,4 и 1. В присутствии шума улучшается эффективность этого метода восстановления синхронизации, когда избыточная полоса пропускания увеличивается (или увеличения фактора спада в случае фильтра приподнятого косинуса). Метод Гарднера похож на ранний последний метод логического элемента.
Ранний последний метод — ранний последний метод является методом обратной связи не данных, которому помогают. Это используется для систем, которые используют линейный тип модуляции, такой как PAM, PSK, QAM или модуляция OQPSK. Например, системы с помощью фильтра приподнятого косинуса с импульсами Найквиста. В присутствии шума эффективность этого метода восстановления синхронизации улучшается как избыточная полоса пропускания импульсных увеличений (или увеличений фактора спада в случае фильтра приподнятого косинуса).

Ранний последний метод похож на метод Гарднера. Метод Гарднера выполняет лучше в системах с высокими значениями ОСШ, потому что он имеет ниже сам шум, чем ранний последний метод.

Направленный на решение TED использует sign функционируйте, чтобы оценить синфазные компоненты и квадратурные компоненты полученных выборок, которые приводят к более низкой вычислительной сложности, чем не, данные помогли TED.

Метод пересечения нулем — метод пересечения нулем является направленным на решение методом, который требует 2 выборок на символ во входе к синхронизатору. Это используется в условиях низкого ОСШ для всех значений избыточной полосы пропускания, и в условиях умеренного ОСШ для умеренной избыточной полосы пропускания включает аппроксимированную область значений [0.4, 0.6].
Метод Мюллера-Мюллера — метод Мюллера-Мюллера является направленным на решение методом обратной связи, который требует предшествующего восстановления фазы несущей. Когда входной сигнал имеет импульсы Найквиста (например, при использовании фильтра приподнятого косинуса), метод Мюллера-Мюллера имеет не сам шум. Для узкополосной связи, сигнализирующей в присутствии шума, эффективность метода Мюллера-Мюллера улучшается как избыточный фактор полосы пропускания импульсных уменьшений.

Поскольку направленные на решение методы (пересечение нулем и Мюллер-Мюллер) оценочная ошибка синхронизации на основе знака синфазных компонентов и квадратурных компонентов сигналов передала синхронизатору, им не рекомендуют для созвездий, которые имеют точки или с синфазным нулем или с квадратурным компонентом. $x (k T_{s} + \hat{τ})$ и $y (k T_{s} + \hat{τ})$ синфазные компоненты и квадратурные компоненты входных сигналов к детектору ошибок синхронизации, где $\hat{τ}$ предполагаемая ошибка синхронизации. Коэффициенты метода Мюллера-Мюллера ${\hat{a}}_{0} (k)$ и ${\hat{a}}_{1} (k)$ оценки $x (k T_{s} + \hat{τ})$ и $y (k T_{s} + \hat{τ})$ . Оценки синхронизации сделаны путем применения sign функционируйте к синфазным компонентам и квадратурным компонентам, и используются только для направленных на решение методов TED.

Интерполятор

Задержка оценивается от выборок с фиксированной процентной ставкой согласованного фильтра, которые являются асинхронными с уровнем символа. Поскольку получившиеся выборки не выравниваются с контурами символа, интерполятор используется, чтобы "переместить" выборки. Поскольку задержка неизвестна, интерполятор должен быть адаптивным. Кроме того, потому что interpolant является линейной комбинацией доступных выборок, он может считаться выходом фильтра.

Интерполятор использует кусочный параболический интерполятор со структурой Фэрроу и коэффициентом набор α к 1/2 (см. Рис, Майкла, Цифровую связь: Подход Дискретного времени).

Управление интерполяцией

Управление интерполяцией предоставляет интерполятору индекс basepoint и дробный интервал. Индекс basepoint является демонстрационным индексом, самым близким к interpolant. Дробный интервал является отношением времени между interpolant и его индексом basepoint и интервалом интерполяции.

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

Контурный фильтр

Синхронизатор использует пропорционально-интегрирующий петлевой фильтр (PI). Пропорциональная составляющая, K ₁, и усиление интегратора, K ₂, вычисляется

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

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

Временным термином, θ, дают

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

где:

N является количеством отсчетов на символ.
ζ является коэффициентом затухания.
_Bn T _s является нормированной полосой пропускания контура.
K _p является усилением детектора.

Ссылки

[1] Рис, Майкл. Цифровая связь: подход дискретного времени. Верхний Сэддл-Ривер, NJ: Prentice Hall, 2008.

[2] Mengali, Умберто и Альдо Н. Д'Андреа. Методы синхронизации для цифровых приемников. Нью-Йорк: нажатие пленума, 1997.

Документация

Symbol Synchronizer

Описание