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MSK-Type Signal Timing Recovery

4 次非線形性法を用いたシンボル タイミング位相の復元

ライブラリ

Synchronization の Timing Phase Recovery サブライブラリ

説明

MSK-Type Signal Timing Recovery ブロックは、4 次非線形法を用いて入力信号のシンボル タイミング位相を復元します。このブロックは、一般的なデータ支援を用いないフィードバック メソッドを実現します。このメソッドは、搬送波位相の復元とは独立で、キャリア周波数オフセットに対する事前の補償を必要とします。このブロックは、ベースバンド最小シフト キーイング (MSK) またはガウス最小シフト キーイング (GMSK) 変調を使用するシステムに適しています。

入力

既定の設定では、ブロックには入力端子が 1 つあります。入力信号は、伝送パルス整形に一致した受信フィルターの出力、あるいはブロックに入るノイズ量を制限するローパス フィルターの出力にすることができます (必須ではありません)。

このブロックは、スカラー値または列ベクトルの入力信号を受け入れます。この入力は、N サンプルを使用して、各シンボルを表します。ここで N > 1 は [Samples per symbol] パラメーターになります。

  • 列ベクトル入力信号の場合、このブロックはシングル レート処理モードで動作します。このモードでは、出力信号は入力信号からサンプルレートを継承します。入力長は、N の倍数でなければなりません。

  • スカラー入力信号の場合、ブロックはマルチレート処理モードで動作します。このモードでは、入力信号と出力信号のサンプルレートは別々になります。出力サンプルレートは、N と入力サンプルレートの積になります。

  • このブロックは、Double または Single 型の入力信号を受け入れます。

[Reset] パラメーターを [On nonzero input via port] に設定した場合、ブロックは Rst というラベルの 2 番目の入力端子をもちます。Rst 入力は、タイミング推定処理が再開したときに定義されます。この値はスカラーでなければなりません。

  • 入力信号がスカラー値の場合、Rst 入力のサンプル時間はシンボル周期と等しくなります。

  • 入力信号が列ベクトルの場合、Rst 入力のサンプル時間は入力端子のサンプル時間と等しくなります。

  • このブロックは、Double または Boolean タイプのリセット信号を受け入れます。

出力

このブロックには、SymPh のラベルの 2 つの出力端子があります。

  • Sym 出力は、入力信号に対する推定された位相補正の適用の結果です。出力は、決定目的で使用できる各シンボルの信号値です。Sym 出力の値は、以下のシンボル レートで発生します。

    • 長さ N*R の列ベクトル入力信号の場合、Sym 出力は入力信号と同じサンプルレートをもつ長さ R の列ベクトルです。

    • スカラー入力信号の場合、Sym 出力のサンプルレートは、N と入力サンプルレートの積になります。

  • Ph 出力は、入力の各シンボルの位相推定を出力します。

    Ph 出力には、N 未満の非負実数が含まれます。位相推定の非整数値は、入力信号の 2 つの値の間にある内挿された値に対応します。Ph 出力のサンプル時間は、Sym 出力のサンプル時間と同じです。

      メモ:    Ph 出力がゼロまたは [Samples per symbol] に非常に近い場合、または入力信号の実際のタイミング位相オフセットがゼロに非常に近い場合、ブロックの精度が少量のノイズまたはジッターによって損なわれる場合があります。ブロックは、タイミング位相オフセットがゼロに非常に近いことよりも、上位にある場合に正しく機能します。

  • 出力信号のデータ型は、入力信号から継承されます。

遅延

入力信号がベクトルの場合、このブロックでは 2 つのシンボルの遅延が発生します。入力信号がスカラーの場合、このブロックでは 3 つのシンボルの遅延が発生します。

ダイアログ ボックス

Modulation type

システムの変調のタイプです。選択肢は [MSK][GMSK] です。

Samples per symbol

入力信号中の各シンボルを示すサンプルの数 N です。これは 1 より大きくなければなりません。

Error update gain

正の実数で、連続した位相の推定の更新にブロックが用いるステップ サイズを示します。通常は、ゆるやかに変化する位相に対応する 1/N より小さい値になります。

このパラメーターは、ノーマル モード、アクセラレータ モード、およびラピッド アクセラレータ モードで調整可能です。Simulink® Coder™ ラピッド シミュレーション (RSIM) ターゲットを使用して RSIM 実行可能ファイルを作成する場合は、モデルを再コンパイルせずにパラメーターを調整できます。詳細は、Simulinkドキュメンテーションの「調整可能なパラメーター」を参照してください。

Reset

ブロックによる位相推定プロセスの再開の有無および、再開させる場合の条件を指定します。選択肢は、[None][Every frame]、および [On nonzero input via port] です。最後のオプションでは、Rst というラベルの付いた 2 番目の入力端子がブロックに表示されます。

アルゴリズム

このブロックのアルゴリズムでは、サンプリングされたベースバンド信号は、4 次非線形を通してタイミング情報が抽出された後、デジタル微分器に入力され、その出力が平滑され誤差信号が作成されます。このアルゴリズムは、この誤差信号を使用してサンプリングの調整を行います。

より具体的には、このブロックは、k 番目のシンボルに対するその結果 e(k) が [2] で与えられるタイミング誤差検出器を使用します。

ここで、

  • r はブロックの入力信号

  • T はシンボル周期です。

  • Ts はサンプリング期間

  • * は複素共役

  • dk は k 番目のシンボルの位相推定です。

  • D は、MSK 変調では 1、ガウス MSK変調では 2

このブロックのアルゴリズムで e(k) が果たす役割の詳細は、『Communications System Toolbox™ ユーザー ガイド』の「タイミング位相復元のフィードバック法」を参照してください。

参照

[1] D'Andrea, A. N., U. Mengali, and R. Reggiannini, "A Digital Approach to Clock Recovery in Generalized Minimum Shift Keying," IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 39, No. 3, August 1990, pp. 227-234.

[2] Mengali, Umberto and Aldo N. D'Andrea, Synchronization Techniques for Digital Receivers, New York, Plenum Press, 1997.

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