联合采样时钟和载波频率偏移跟踪

介绍

WLAN无线通常使用一个振荡器,推导采样时钟和调制。无线电发射机和接收机的振荡器不运行在相同的频率。由于这种不匹配,载波频率偏移(CFO)之间存在接收机和发射机和接收机的采样瞬间转移相对于发射机。这一转变的采样瞬间接收机与发射机之间被描述为采样时钟偏移(上海合作组织)。当接收机的采样时钟慢于发射机运行,这将导致一个更大的采样周期和积极的采样时钟偏移量。将飞行员副载波在IEEE®802.11™标准允许跟踪和修正上海合作组织和首席财务官的障碍。

在OFDM系统中组织表现为一个副载波,symbol-dependent相位旋转和inter-carrier干扰(ICI) [1]。当上海合作组织是大的,一个包长,副载波远离直流将经历一个实质性的障碍。首席财务官表现为ICI和symbol-dependent副载波相位旋转常见。这幅图描绘了对副载波的相位旋转一个OFDM符号下由于这些障碍。 $${\Phi }_k$$是副载波的相位误差指数吗 $$k$$, $$K$$副载波的数量, $$\zeta$$上海合作组织, $$\Delta f$$载波频率偏移, $$T_u$$的象征, $$\delta$$相位误差梯度(挂钩), $$\omega$$是常见的相位误差(CPE)。挂钩和CPE可以用来估计上海合作组织和残余首席财务官。

这个例子展示了如何证明一个IEEE 802.11 ac™VHT波形有固定组织和首席财务官障碍(2],显示了星座扳平解调受损的波形有和没有共同时间和相位跟踪纠正为上海合作组织和首席财务官证明的有效性跟踪。

生成一个基带波形

创建一个VHT配置对象参数化传播。使用数据有效载荷只有500字节和16正交调幅(16-QAM)生产少量的OFDM符号,使损伤容易想象。

cfgVHT = wlanVHTConfig;cfgVHT。ChannelBandwidth =“CBW20”;cfgVHT。NumTransmitAntennas = 1;cfgVHT。NumSpaceTimeStreams = 1;cfgVHT。MCS = 4;% 16-QAM和3/4的编码率cfgVHT。APEPLength = 500;%字节

创建一个随机PSDU。

s = rng (10);%随机数生成器的种子psdu =兰迪([0,1],cfgVHT.PSDULength * 8, 1,“int8”);

生成一个VHT包。

tx = wlanWaveformGenerator (psdu cfgVHT);

模型的缺陷

模型-100 PPM (PPM)发射机和接收机之间的采样时钟偏移comm.SampleRateOffset。

上海合作组织= -100;%在PPM采样时钟偏移

使用comm.SampleRateOffset通过指定所需的采样率抵消。采样率抵消之间的相对偏移量是发射机和接收机的采样率。采样时钟偏移之间的相对偏移量是发射机和接收机的采样周期。

地面读数=上海合作组织/(1 +上海合作组织/ e6);%采样率抵消在PPM

模型采样时钟偏移,附加零滤波器的波形允许延迟。

“samplingClockoffset = comm.SampleRateOffset (sro”);rx = samplingClockoffset ([tx;0(100年,cfgVHT.NumTransmitAntennas)]);

将剩余载波频率偏移量添加到波形。这个例子假设相同的振荡器用于采样和调制,所以CFO取决于上海合作组织和载波频率。

fc = 5.25 e9;%载波频率,赫兹首席财务官=(上海合作组织* 1 e-6) *俱乐部;%载波频率偏移,赫兹fs = wlanSampleRate (cfgVHT);%基带采样率rx = frequencyOffset (rx, fs,首席财务官);%添加频率偏移

添加噪声的波形30瓦分贝方差。

awgnChannel = comm.AWGNChannel (“NoiseMethod”,“方差”,“方差”10 ^ (-30/10));rx = awgnChannel (rx);

前端同步和接收机处理

同步数据包,在准备恢复数据字段,执行这些处理步骤。

生成领域指标和执行包检测。

印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgVHT);有钱人= wlanPacketDetect (rx, cfgVHT.ChannelBandwidth);

执行粗频率偏移校正。

lstf = rx(设备+ (ind.LSTF (1): ind.LSTF (2)),:);coarseCFOEst = wlanCoarseCFOEstimate (lstf cfgVHT.ChannelBandwidth);rx = frequencyOffset (rx, fs -coarseCFOEst);

执行符号定时同步。

nonhtPreamble = rx(设备+ (ind.LSTF (1): ind.LSIG (2)),:);symOff = wlanSymbolTimingEstimate (nonhtPreamble cfgVHT.ChannelBandwidth);有钱人=设备+ symOff;

执行频率偏移校正。

lltf = rx(设备+ (ind.LLTF (1): ind.LLTF (2)),:);fineCFOEst = wlanFineCFOEstimate (lltf cfgVHT.ChannelBandwidth);rx = frequencyOffset (rx, fs -fineCFOEst);

进行信道估计。

vhtltf = rx(设备+ (ind.VHTLTF (1): ind.VHTLTF (2)),:);vhtltfDemod = wlanVHTLTFDemodulate (vhtltf cfgVHT);(陈,chanEstSSPilots) = wlanVHTLTFChannelEstimate (vhtltfDemod cfgVHT);

复苏没有采样时钟偏移量和残余CFO跟踪

粗和细频率偏移估计和校正消除了大多数首席财务官,但残余首席财务官仍然由于波形中存在的障碍。接收方必须跟踪和纠正这种抵消。

disp (的前端障碍更正:);

前端障碍更正:

frontEndCFOEst = coarseCFOEst + fineCFOEst;disp ([“预计首席财务官:”num2str (frontEndCFOEst“% .1f”)“赫兹”]);

估计财务总监:-525209.0赫兹

residualCFO = cfo-frontEndCFOEst;disp ([“初始校正后残余首席财务官:”num2str (residualCFO“% .1f”)“赫兹”]);

剩余CFO初始校正后:209.0赫兹

使用trackingVHTDataRecover功能恢复VHT数据字段与可选的飞行员跟踪正确的时机和阶段错误由于上海合作组织和首席财务官。控制飞行员跟踪使用trackingRecoveryConfig对象。

首先,恢复数据字段没有飞行员跟踪。从波形中提取数据字段使用的开始和结束样本指标字段基带的速度。如果接收机的采样率高于发射机,接收机需要比发射机产生样本。允许,提取不额外的样品从波形,通过恢复功能。额外的样品要求的最大数量取决于预期的上海合作组织,基带采样率和最大数据包持续时间。

创建一个恢复配置与飞行员跟踪禁用。

cfgRec = trackingRecoveryConfig;cfgRec。PilotTracking =“没有”;

提取数据字段不额外的样品,以便-上海合作组织。

maxDuration = 5.484 e - 3;%最大数据包持续时间以秒为单位maxSCO = 120;% PPM不=装天花板(e-6 fs * maxDuration * maxSCO * 1);%的额外的样品dataInd =设备+ (ind.VHTData (1): ind.VHTData (2) + Ne);dataInd = dataInd (dataInd < =长度(rx));%在波形只使用指标data = rx (dataInd:);

执行解调和解码。

[rxPSDUNoTrack ~, eqSymNoTrack] = trackingVHTDataRecover(数据、陈chanEstSSPilots、cfgVHT cfgRec);

绘制平衡的星座。这个图显示所有星座点的旋转引起的残余首席财务官,由于上海合作组织和传播的星座点。尽管温和的情况下添加到波形,在解码PSDU障碍导致一些错误。

ConstNoTrack = comm.ConstellationDiagram;ConstNoTrack。Title =“平衡的符号没有飞行员跟踪”;ConstNoTrack。ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols (cfgVHT);ConstNoTrack (eqSymNoTrack (:));发行版(ConstNoTrack)

[~,berNoTrack] = biterr (rxPSDUNoTrack psdu);disp (的误比特率:);

误比特率:

disp ([“没有跟踪:num2str (berNoTrack)]);

没有跟踪:0.066964

复苏与采样时钟偏移跟踪和残余CFO跟踪

现在恢复的数据字段联合时间和相位跟踪试点对上海合作组织和残余首席财务官。

本例中的跟踪算法估计绝对的值 $$\delta$$和 $$\omega$$每个OFDM符号和每个副载波和符号相位校正适用于符号解调反向相位错误造成的上海合作组织和首席财务官。该算法计算每个收到飞行员副载波之间的相位误差和平均每个符号的期望值PilotTrackingWindowOFDM符号。从这个值,该算法计算的最小二乘估计 $$\delta$$和 $$\omega$$每个符号,并使用这些估计应用相位校正每个符号和副载波(3,4]。

创建一个恢复配置启用了跟踪试点。

cfgRec = trackingRecoveryConfig;cfgRec。PilotTracking =“联合”;%联合时间和相位跟踪cfgRec。PilotTrackingWindow = 9;%的平均窗口在OFDM符号

执行解调和解码。

[rxPSDU, ~, eqSymTrack、cpe、挂钩)= trackingVHTDataRecover(数据、陈chanEstSSPilots、cfgVHT cfgRec);

绘制平衡的星座。这表明一个明确的16-QAM星座没有传播或旋转。解码PSDU不包含任何一点错误。

ConstTrack = comm.ConstellationDiagram;ConstTrack。Title =“平衡的符号与联合跟踪试点”;ConstTrack。ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols (cfgVHT);ConstTrack (eqSymTrack (:));发行版(ConstTrack)

[~,berTrack] = biterr (rxPSDU psdu);disp ([的跟踪:num2str (berTrack)]);

跟踪:0

的trackingVHTDataRecover函数返回测量剩余的首席财务官,上海合作组织可以估计:

估计上海合作组织和残余首席财务官从这些测量使用的线性最小二乘匹配的速度变化。的trackingPlotSCOCFOEstimates函数执行这些测量和绘制结果。

[residualCFOEst,上海合作组织]= trackingPlotSCOCFOEstimates (cpe、挂钩、cfgVHT);

流(“跟踪障碍:\ n”);

跟踪缺陷:

流(估计剩余首席财务官:% 3.1 f赫兹(%。1 f赫兹错误)\ n ',…residualCFOEst residualCFOEst-residualCFO);

估计剩余首席财务官:198.9赫兹(-10.1赫兹错误)

流(“上海合作组织估计:f % 3.1 PPM (%。1 f PPM错误)\ n '上海合作组织,scoEst-sco);

估计上海合作组织:-98.3 PPM (1.7 PPM错误)

首席财务官= frontEndCFOEst + residualCFOEst;%初始+跟踪首席财务官估计流(“估计首席财务官(初始+跟踪):%。1 f赫兹(%。1fHz error)\n'首席财务官,cfoEst-cfo);

估计财务总监(初始+跟踪):-525010.1赫兹(-10.1赫兹错误)

rng(年代);%恢复随机数发生器的状态

结论

这个例子展示了如何跟踪和正确的采样时钟和载波频率偏移时恢复WLAN波形的数据字段。

这个示例使用数据字段复苏与VHT联合试验跟踪功能,HT-MF和non-HT格式,和一个对象配置恢复算法。

看到一个例子包看到飞行员跟踪他的格式802.11 ax包恢复过程的例子。

引用