2.2. Восстановление фазы несущей
Библиотека Carrier Phase Recovery содержит блоки, реализующие цифровые алгоритмы для определения фазы несущей цифрового полосового сигнала. В этих блоках предполагается, что частота несущей известна и фиксирована. Эти блоки оценивают частота несущей при корректном входном сигнале. Обычно, блок Carrier Phase Recovery располагается перед демодулятором и после блока Timing Phase Recovery или некоторого блока, производящего символы быстрее, чем высокодискретиризованный сигнал.
Пример использования блока Carrier Phase Recovery. Этот пример модифицирует пример Squaring Timing Recovery путем введения и коррекции смещения фиксированной фазы. Модель использует блок M – PSK Phase Recovery для оценки смещения и коррекции полученного полосового сигнала путем его вращения (?). Модель демодулирует и корректирует сигнал и вычисляет скорость роста ошибки.
Настройки блоков установите следующие:
Нужно будет потом вставить то, что ниже
Вставить то, что выше
В блоке Error Rate Calculation установим параметр Computation delay, равным 500, потому что блок M – PSK Phase Recovery имеет скрытое состояние одного интервала наблюдения.
2.3. Результаты моделирования
Видим следующие результаты:
Фаза несущей изменяется во время моделирования в пределах 10% от фиксированной величины. Блок M – PSK Phase Recovery вычисляет фазу несущей для каждого кадра и использует эту оценку для коррекции фазы символов в этом кадре.
Рост ошибки символов мал или равен нулю, в зависимости от длины реализации моделирования. Для большинства или всех символов блок M – PSK Phase Recovery делает возможным демодуляцию для корректного восстановления информации.
Сигнальное созвездие отражает сигналы, фазы которых скорректированы блоком M – PSK Phase Recovery. При первом запуске моделирования и нахождении блока в начальном латентном состоянии, сигнальное созвездие отражает смещение фазы около 10%, что неточно. После окончания латентного периода, сигнальное созвездие показывает отсутствие смещения фазы, потому что блок M – PSK Phase Recovery корректирует его. Сигнальное созвездие до и после латентного периода показано на рис. Легко видеть 10% вращение между двумя созвездиями по осям.
До латентного периода
После латентного периода
Другой путь рассмотрения процесса восстановления фазы несущей заключается в оценке фазы несущей на подходящем интервале наблюдения, отличном от других. Это можно сделать с использованием графических возможностей Матлаб и возможностей моделирования Simulink.
Добавим блок Signal to Workspace
из
библиотеки Signal
Processing
Sinks
в модель
восстановления фазы несущей.В блоке Signal to Workspace установим параметр Variable name в phs и Limit data points to last - 200.
Соединим блок Signal to Workspace в Ph выхода блока M – PSK Phase Recovery так, как это показано на рис.
В командном окне Матлаб введите команду для запуска моделирования для конечного периода времени:
sim(‘doc_carrier’,205);
Вы можете запустить моделирование более быстро после закрытия окна с диаграммой сигнального созвездия. После завершения моделирования рабочая область Матлаб содержит переменную с именем phs , которая содержит последние 200 оценок фазы из блока M – PSK Phase Recovery. Начальным периодом задержки пренебрегаем.
Создайте график, показывающий значения оценок фазы в виде его средних значений путем введения в командное окно Матлаб:
plot(1:200,phs,’b – ‘,1:200,mean(phs),’r - - ‘,)
legend(‘Carrier phase estimate’,’Mean carrier phase estimate’)
xlabel(‘Observation intervals’);ylabel(‘Degress’)
График показывает, что среднее значение заключено в пределах 10%, пока индивидуальные оценки фазы находятся в интервале, ограниченном 10%.
Компоненты. Подбиблиотека содержит модель генератора, управляемого напряжением VCO (ГУН), а также модель Фазовой автоматической подстройки частоты PLL (ФАПЧ).
2.4. Генератор, управляемый напряжением.
ГУН является частью ФАПЧ. Блоки Continuous-Time VCO и Discrete-Time VCO производят непрерывные и дискретные сигналы, соответственно. Выходные сигналы блоков являются синусоидальными и изменяются в функции вариаций амплитуды входного сигнала.
ФАПЧ, применяемый вместе с другими компонентами, позволяет синхронизировать приемник. ФАПЧ - это автоматизированная система управления, подстраивающая фазу локального сигнала для согласования с фазой полученного сигнала. ФАПЧ хорошо работают для узкополосных сигналов.
Простой ФАПЧ состоит из фазового детектора, фильтра низкой частоты петли регулирования и ГУН. На рисунке показаны эти компоненты для ФАПЧ аналоговой полосы пропускания. В этом случае фазовый детектор должен быть умножителем. Сигнал e(t) называется сигналом ошибки.
Различные ФАПЧ используют фазовые детекторы, фильтры и ГУН с разными характеристиками. Некоторые атрибуты встроены в блоки ФАПЧ в этих подбиблиотеках, другие зависят от параметров этих компонент в масках блоков:
Для спецификации передаточной функции в маске блока используются параметры Lowpass filter numerator and Lowpass filter denominator. Каждый из этих параметров есть вектор, который содержит список коэффициентов соответствующего полинома порядка убывающей экспоненты переменной s. Настроить фильтр можно, используя такие функции как butter, cheby1, and cheby2 в Signal Processing Toolbox.
Специфицируйте характеристики ГУН а маске блока. Все четыре блока ФАПЧ используют параметры ГУНа input sensitivity. Некоторые блоки используют также параметры ГУНа quiescent frequency, VCO
initial phase, и VCO output amplitude.
Фазовые детекторы для каждого из ФАПЧ различны, их параметры можно изменить в маске блока.
Модель полосы частот модулирующих сигналов также зависит от частоты несущей. Это позволяет использовать низкую скорость дискретизации при моделировании. Два блока выполняют аналоговую ФАПЧ:
Baseband PLL
Linearized Baseband PLL
Линеаризованная и нелинеаризованная модели отличаются тем, что линеаризованная модель использует аппроксимацию:
Для упрощения вычислений.
Цифровой ФАПЧ использует также последовательный логический фазовый детектор, известный как цифровой фазовый детектор или фазо – частотный детектор.