论文研究-WCDMA系统中本地抽样时钟漂移的纠正 .pdf

所需积分/C币:5 2019-08-16 17:23:01 245KB .PDF

WCDMA系统中本地抽样时钟漂移的纠正,刘永泰,,同步数字通信系统中,定时恢复是接收机所要完成的关键功能之一。在实际的数字通信系统中,收发时钟之间存在着时钟漂移,为此,接
山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 输入伪码信号 误差检测 时延(相位)调整 木地伪码发生器 图1-1同步跟踪图 这其中,误差检测是关键,只有检测岀来了误差,才能去调整吋钟吋延(相位),进而 调节本地伪码发生器。误差检测一般用相关检测,即利用码字的相关性来检测。本地伪码时 延(相位〕调整可用压控振荡器(VCO)或者时钟倍频加減脉冲法。具体的实现方式根据 误差检测的实际实现方式不同而整个系统有些区别。下面介绍的超前-滞后滤波器即是一种 实现方式,也是本论文所要仿真的实现方式。 2超前滞后同步器 超前-滞后同步器的主要原理就是利用相关器或者匹配滤波器的对称性能。以矩形脉冲 s(t),0<tT为例,匹配滤波器对s(t)的输出在时刻tT达到最大,因此匹配滤波器的输出是s(t) 的自相关函数。这个结论对任意脉冲形状的信号都是成立的。因此,显然,匹配滤波器输出 达到最人值是抽样时刻是tT,即相关函数的峰值点 在噪声冇在的情况下,一般来说,对信号的峰值辨识是比较困难的。假定不在峰值点对 信号进行抽样,而在t亼t时刻早抽样,在t+亼t时刻迟抽样(t为最佳抽样时刻),早抽样 的绝对值和迟抽样的绝对值比峰值要小(噪声半均)。因为自相关函数相对最佳抽样时刻的 偶函数,所在,在早抽样的时刻和迟抽样的时刻,两个抽样值的绝对值是应该相等的。在这 种条件下,适当的抽样付刻就是这两个抽样时刻的中点,这·条件构成了超前一滞后同步 器的基础。 下图2-1是超前一滞后同步器的基本方框图,在这个方框图中,相关器取代了等效的匹 配滤波器,两个相关器在时间间隔T上进行积分,但是一个积分器比所估计的最佳抽样时 刻提前开始积分,而另一个积分器比所佔计的最佳扣样时刻晩进行积分。两个积分器的绝 对值之差形成了一个误差信号。为了平滑噪声造成信号样值恶化的影响,将这个误差信号通 过一个环路滤波器。如果抽样定时时刻偏离最佳抽样时刻,那么环路滤波器输岀的平均误差 信号为非零,并∏这个非零值的大小及正负性与定时抽样时刻偏离最佳抽样时刻的方向及大 小相关。因此,半滑的误差信号用来驱动压控时钟(CC.VCC的输出就是期望的时钟信号, 用来对接收到的信号进行抽样。同时,VCC的输出信号也用作符号发生器的时钟信号,这 个符号发生器的输出收到的信号相匹配的波形。而这个符号发生器的输出波形被提前或者滞 后后送到相关器 山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn X 抽样 幅度 提前δs 接收信号 符号波形 VCC 环路滤波 发生器 滞后δs 符号定时 X 5()a 抽样器 幅度 图2-1超前一滞后同步器 下图2-2是环路滤波器输出的反馈调因了与时钟偏移量的关系,也即码字自相关的函数 图的一个变换。由图可知,这里超前滞后的时闩是半个码片,所以当抽样时钟偏离半个码片 吋,反馈因了最大。实际的实吋系统中,反馈因了锁定在零值附近。 K o2s+ds+.%5+ i Error (chips) 图2-2环路滤波器输岀的反馈调因子与时钭偏移量的关系图 超前一滞后同步器是一个闭环的搾制系统,其带宽与符号速率1冮相比较笮,环路的带 宽决定了定时估计的质量。超前-滞后同步器的具体实现方案会有所区别,但基本原理不变。 3同步的仿真 在分析清梵 WCDMA系统中同步及超前-滯后同步器的原理之后,根据相关的特性,就 能设计程序来验证 WCDMA中超前-滞后同步器的性能 3.1抽样时钟偏差,髙斯白噪声的情况下捕获的仿真实现 分析在高斯白噪声下捕获的性能,以需要定向的分析第一帧的第一个时间节点就能说明 噪声给整个捕获过程带来的影响。根据同步的原理,在无噪声状态下判别出来的最优的组 作为帧头。那么在其它条件不变,时钟偏离变量Temp=0.2,加上一定强度的髙斯白噪声, 得到最优组及次优两组第一个时隙的相关系数在不同信噪比下的值(图3-1)。 4 山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn with noi 最优组的前一组 最优组 一最优组的后一组 1 = 8 55 ncise in dB 图3-1噪声对帧头相关系数的影响 由图可以看岀,这三组薮据的数值始终在0.94到1.05之间,并且随着信噪比的提高, 这三组数值也都越来赳稳定,其中星号那·组也就是最优组起越来越接近1,也就是说噪声 对钶一帧数据的第一时隙的影响不是很大,而码字本身的相关性主要影响决定了相关系数。 3.抽样时钟存在漂移的情况,细同步(跟踪)的住址实现 上一小芍仿真的条件是抽样时钟偏离信号时钟一个固定的常值,而实际的应用中抽样时 钟的偏离的大小是在小幅度的改变的,也就是说并不是一个固定的常值。所以,在木小节改 变抽样时钟漂移的仿真糸件,来分析仿真系统的性能。仿真程序设置 Temp-0. 2: temp-02*rand(1,G); temp temp. randsrc(l, G) G为仿真的帧数,即在对应原抽样时钟基本漂移在0.1的基础上,每帧都对应一个小幅 度的随机的漂移,这个随机数在-0.2到+02之间的池围内均匀分布 需要注意的是,每帧的实际抽样吋钟是上帧的实际抽样吋钟加上本帧的时钟漂移。 rand和 rander函数前面的系数为0.2,所以每帧的实际抽样吋钟的偏移不会太大,并且多 帧仿真的条件下,初始设定的时钟漂移值经过多帧的平均后是能够纠正过米的。G=160帧时, 仿真得到的反馈系数如下:(仅输出改变的唢时刻及比时的反馈系数) 山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 随机漂移时钟下仿真系的性能 E 对时钟偏差的糾正值 0.4 时钟的漂移值 林 争中种中 -D.2 .4 -0.E -0.8 12140180 图3-2对随机漂移时钟的纠正图 星号点为时钟漂移时每帧的实际时钟值,由图可看到,时钭的漂移大小是随机的。小圆 圈点是系统对时钟的反馈,即对时钟的纠正值。由图可以看到,当抽样时钟为正时,纠正的 时钟偏差为负;抽样时钟为负,纠正的时钟偏差值为正,即纠正的时钟值始终与抽样时钟的 漂移的方向相反,即两条曲线的和是趋于零的。由图也可以看到,纠正的时钟值相对于时钟 的漂移有一定的滞后,并且当两者之和很小时,由于没有达到判决纠正的门限,因此纠正的 时钟偏差值不变,这即图中的些水平线出现的地方 随机漂移衬钟下毎帧起始坐标的偏离值 D.3 . .4 0.2 .4 0. - 1 时间帧 图3-3随机漂移时钟下每起始坐标图 山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 上图3-3所绘的是此仿真条件下每帧起始坐标的偏离值。图中可以看到,每帧起始坐标 的偏离值始终控制在0.7到0.7之间,并且大部分情况下在-0.3到0.3之间,所以由此也可 以看到,系统对抽样时钟漂移的纠正效果还是明显的,整个仿真系统的性能也较为良好。 4结论 木文详细介绍了 WCDMA系统中跟踪原理及超前滞后同步器的实现原理。从对超前· 滞后同步器的各种由简单到复杂的各种仿貞模型得到的仿真结果来看,超前滞后同步器对时 钟偏差及漂移的纠正是可行的。 参考文献( References) [I Rudolf Tanner, Jason Woodard. WCDMA Requirements and Practical Design. John Wiley& Sons, Ltd. 2004 1-12 [21 Donald R Stephens. Phase-locked Loops for Wireless Communications- Digital, Analog and Optical Implementations Second Edition Kluwer Academic Publishers 2002: 309-.385 [3] John g proakis. Digital communications. Fourth edition.电子工业出版社.200301:241-268 4] Joe Holland. Tracking Loop Architecture and Implementation. Technical Memorandum. 10/21/2002: All 「5]罗雷鲍,C.B、( Rorabaugh,C. Britton),译:王听,关仄,与杰.无线通信系统仿真 Simulating wireless systems C艹+实用模型 practical models in C++ [6] 3GPP TS 25.211 V7.1.0(2007-03)3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(FDD) release [7] 3(iPP TS 2.5.213V710(2007-03 )3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Giroup Radio Access Network; Spreading and modulation(FDD release 7) 7

...展开详情
img
  • 至尊王者

    成功上传501个资源即可获取

关注 私信 TA的资源

上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐