소프트웨어에서 반송파 위상 복구를 수행하는 방법은 무엇입니까?

소프트웨어에서 BPSK 신호의 위상을 복구하기위한 옵션은 무엇입니까? 온라인에서 찾을 수있는 유일한 리소스에는 회로도가 포함되어 있습니다. 아날로그 회로에 익숙하지 않은 사람들에게는 이것을 설명 할 사람이없는 것 같습니다.

캐리어 복구가 이론적으로 어떻게 작동하는지에 대한 설명이 필요하며 의사 코드 또는 코드 예제도 좋아할 것입니다.

BPSK가 가장 간단한 위상 편이 키 신호를 복조하려면 반송파 주파수, 위상 및 심볼 타이밍을 복구해야합니다.

버스트 신호 일부 신호는 버스트되어 프리앰블 또는 미드 앰블이라는 알려진 데이터 시퀀스를 제공합니다 (버스트의 시작 또는 중간에 나타나는지 여부에 따라 다름). 복조기는 알려진 데이터 시퀀스를 "보고"일치하는 필터를 사용하여 버스트의 주파수, 위상 및 심볼 타이밍을 파악할 수 있습니다. 모든 버스트에 대해이 작업을 수행하며 버스트가 일반적으로 드리프트가 충분하지 않을 정도로 짧기 때문에 "드리프트"(복조기와 수신 된 신호 사이에 축적되는 점진적인 거리)에 신경 쓸 필요가 없습니다. 문제.

연속 신호 그러면 연속 신호가 있습니다. 일반적으로 신호를 잠그는 데 도움이되는 알려진 데이터 시퀀스가 ​​없으므로 신호를 잠근 후에도 드리프트에 대해 걱정할 필요가 있기 때문에 버스트 신호보다 복구하기가 더 어렵습니다. 연속 신호를 복구하는 데 주로 사용되는 주요 단계를 개략적으로 설명하려고합니다.

캐리어 복구

일반적으로 찾고자하는 신호의 주파수 또는 적어도 주파수 세트를 알고 있습니다. 그러나 이러한 지식이 있더라도 두 송신기가 동일한 주파수로 전송하지 않기 때문에 일반적으로 주파수 오프셋을 보정 할 수 있어야합니다. 항상 약간의 오차가 있습니다. 따라서 일반적인 방법은 신호가있을 것으로 생각되는 주파수를 혼합 한 다음 잔류 주파수 오류를 수정하는 것입니다. 이것은 Costas Loop 로 수행 할 수 있습니다또는베이스 밴드 신호 데이터의 제 4 전력을 취하고 주파수 스파이크를 찾는 것. 반송파 오프셋 * 4에서 주파수 스파이크가 있어야합니다 (예 : 데이터의 FFT를 4 차 전력으로 가져와 8300 Hz에서 주파수 스파이크를 보는 경우, 반송파 오프셋이 8300/4 = 2075 Hz임을 의미). 이것은 주파수 오프셋에서 초기 잠금을 얻는 매우 효과적인 방법입니다. 드리프트를 재실행하는 경우에도 드리프트를 보정하는 데 사용할 수도 있습니다. 나중에 만질 드리프트를 보상하는 또 다른 방법이 있습니다.

캐리어 단계

이 시점에서 복소수 평면에 복소수 데이터를 플로팅 한 경우 (x 축은 실제, y 축은 가상) 다음과 같이 보일 것입니다.

자세히 보면 흐릿한 선의 끝을 향한 두 개의 밀집된 영역을 볼 수 있습니다. 이것이 BPSK 별자리입니다. 사이의 점은 별자리 점 사이의 전환입니다. 심볼 타이밍이되면 이것들이 사라질 것입니다. 선이 비스듬한 이유는 반송파 위상 때문입니다. 음의 실수 값을 갖는 모든 점에 를 곱하여 신호를 미러링하여 측정 할 수 있습니다.$e^{j*\pi}$

$e^{j*-\omega}$

데이터가 위상 수정되면 정보를 추가하지 않기 때문에 데이터의 허수 부분을 삭제할 수 있습니다.

심볼 타이밍

일반적으로 복조하려는 신호의 심볼주기를 미리 알고 있어야합니다. 그러나 심볼주기 / 주파수를 결정해야하는 경우 반송파 오프셋이 감지 된 방식과 유사한 방식으로 수행 할 수 있습니다. 심볼 주파수의 두 배로 주파수 스파이크가 발생하는 데이터를 제곱 할 수 있습니다.

캐리어와 마찬가지로 위상 (타이밍)을 올바르게 설정 한 다음 드리프트를 보상해야합니다. 이 두 가지 문제에 대한 일반적인 방법은 제로 크로싱을 찾는 것입니다. 노이즈가 상당히 나쁘지 않은 한, -1에서 1로 또는 1에서 -1 로의 심볼 전환 중간에 영점을 넘어야합니다. 노이즈가 심볼의 중간에서 이로 인해 발생하더라도 매우 자주 발생하지는 않습니다.

위 그림은 보통 "눈 다이어그램"또는 "눈 패턴"이라고합니다. 폭은 두 개의 심볼 기간이며, 많은 심볼이 서로 "쌓여 있습니다". 오실로스코프에 익숙한 지 잘 모르겠지만 오실로스코프에서 이와 같은 그림을 보여줄 수 있습니다. 어쨌든, 두 개의 "X"는 심볼 전환입니다. X에서 하이 라인에서 로우 라인은 심볼이 1에서 -1로 전환 될 때이고, X에서 로우 라인에서 하이 라인은 심볼이 a -1에서 1로 전환 될 때입니다. 분홍색 선은 기호가 1 또는 -1인지 확인하기 위해 데이터를 샘플링하기에 최적의 장소입니다.

이와 동일한 기술을 사용하여 심볼 타이밍 드리프트를 처리 할 수 ​​있습니다. 이전 제로 크로싱과 제로 크로싱 이후 거리의 연속 평균을 취합니다. 두 평균이 거의 같으면 모두 좋습니다. 하나가 다른 것보다 큰 경우 샘플을 잡는 위치로 이동해야합니다.

올바른 포인트에서 심볼을 샘플링하면 데이터 포인트는 클래식 BPSK 성상 포인트와 같은 것을 얻을 수 있습니다.

이게 도움이 되길 바란다.