Digitale Synchronisationsverfahren Flashcards
Weshalb benötigt man Synchronisation?
- Sender und Empfänger müssen sich finden
- requenzerzeugung mit lokalen Oszillatoren (Quarz) ist nie identisch
- Frequenzabweichung zwischen Sender und Empfänger unvermeidbar
- Zeitbasis an unterschiedlichen Orten ist nie identisch
- Abweichungen in der Zeitbasis zwischen Sender und Empfänger unvermeidbar
- Abweichungen der Zeitbasis führen zu einer Trägerphasenabweichung
Was wird bei Synchronisationsverfahren geschätzt?
- Trägerphase
- Taktphase
- Frequenzversatz
- … , z.B. Aussteuerung der AGC
Wie können Synchronisationsverfahren umgesetzt werden?
- Synchronisationsverfahren sind stark von der gewählten Empfängerstruktur abhängig.
- Können sowohl analog als auch digital und kombiniert realisiert werden.
- Neue Systeme setzen auf vollständig digitale Synchronisationstechniken.
- Synchronisationsverfahren sind Teil des Firmengeheimnisses
Wie funktioniert die die IQ-Demodulation mit Zwischenfrequenz?
- Funktioniert grundlegend genau wie ein IQ-Demodulator
- Die Zwischenfrequenz (ZF) wird dann eingeführt, um das Signal auf eine niedrigere Frequenzebene zu mischen
- Dies erleichtert die weitere Verarbeitung des Signals
- Durch Anwendung von Filtern und Verstärkern werden Störungen entfernt und die Signalqualität verbessert
- Resultierende Signal wird genutzt, um Informationen für Synchronisation aus dem ursprünglichen Signal zu extrahieren
Wie sieht ein IQ-Demodulator mit Zwischenfrequenzen aus?
Wie sieht die Struktur eines digitalen Empfängers aus? (Eingangsstufe)
Was ist ein LNA im digitalen Empfänger? Warum wird dieser benötigt?
- LNA ist ein Low Noice Amplifier (Verstärker)
- Das thermische Rauschen des Verstärkers ist entscheidend für die Empfindlichkeit des Empfängers
Was macht der Mischer im Digitalen Empfänger?
- Multipliziert die beiden Signale
Kann der Oszilator freilaufend sein?
- Die Frequenz eines analogen Oszillators zu regeln ist aufwendig und es benötigt zusätzliche Bauelemente -> zusätzliche Kosten.
- Der gleiche Effekt kann bei dem IQ-Demodulator im digitalen ohne zusätzliche Kosten erreicht werden.
Wofür dient der Bandpassfilter im digitalen Empfänger?
- Bandpass zur Filterung der Intermodulationsprodukte
- Bandpass dient auch als Anti-Alias-Filter für A/D-Wandler.
Wie ist die Abtastrate im digitalen Empfänger zu wählen?
- Abtastrate Fs ist ein ganzzahliges Vielfaches N der der Taktrate 1/T
- Das resultiert in einer Überabtastung
Wofür steht AGC, was ist die Aufgabe und muss dieser im digitalen Empfänger sein?
- Automatc Gain Control (AGC)
- zur Anpassung der Aussteuerung vor ADC
- Optional
Was ist ein NCO? Wie funktioniert er? Was besimmt die Frequenz?
- NCO = numerical controlled oszilator. Für jeden Abtastzeitpunkt wird die aktuelle Phase (Winkel) bestimmt. Hierzu wird jeweils eine frequenzabhänge Delta-Phase aufaddiert.
Der sin( ) und cos( )-Wert werden dann an die Multiplizierer ausgegeben.
Was übernimmt die Aufgaben des Tiefpasses eines IQ-Demodulators?
Die Machted-Filter.
Was bedeutet Split-Loop-Technologie?
- Es wird zwischen Akquisition-Phase und Tracking-Phase unterschieden.
- In der Akquisition-Phase erfolgt die Schätzung des Frequenzfehlers mit einem anderen Detektor als in der Trecking-Phase.
- Da der größte Teil des Frequenzfehlers in der Tracking-Phase
bereits eliminiert ist, kann die feinere Justierung aus der Trägerphasenregelung abgeleitet werden.
Welche Aufgabe realisiert die Taktphasensynchronisation?
Es wird geschätzt, welcher Abtastwert die minimale zeitliche Abweichung zu dem Symboltakt im Sender hat.
Was ist ein Phaserotator?
Der einzelne komplexwertige Empfangswert wird mit dem konjungiert komplexen Wert des Einheitskreises der Trägerphase multipliziert. Somit wird die Trägerphase eliminiert.
Was ist das Ziel der Maximum-Likelihood-Synchronisation?
Zeitpunkt oder die Phasenlage eines empfangenen Signals so zu schätzen, dass die Wahrscheinlichkeit der Detektion des korrekten Symbols oder der korrekten Daten maximiert wird.
Wie wird bei der Maximum Likelihood Synchronisation entschieden?
- In der Maximum-Likelihood-Synchronisation wird die Entscheidung für den optimalen Zeitpunkt anhand der Likelihood-Funktion getroffen
- Diese Funktion bewertet die Wahrscheinlichkeit, dass das empfangene Signal unter Berücksichtigung verschiedener möglicher Phasenlagen das erwartete Symbol repräsentiert
- Der Zeitpunkt, bei dem die Likelihood am höchsten ist, wird als optimaler Synchronisationspunkt ausgewählt.
Wie wird die Maximum Likelihood für die Synchronisation berechnet?
- Das Verfahren umfasst typischerweise die Korrelation des empfangenen Signals mit verschiedenen zeitlich verschobenen Versionen des erwarteten Signals.
- Durch die Berechnung der Likelihood für jede Verschiebung kann der optimale Zeitpunkt ermittelt werden.
Geben sie verschiedene Lösungsmöglichkeiten bei der Parameterschätzung an.
- Parametersuche (ausprobieren),
- Nachführung (Regelung)
- explizite Berechnung
Was bedeutet data-aided synchronisation und wann wird es angewendet?
Bei data-aided synchronisation ist dem Empfänger die vom Sender gesendeten Daten bekannt (z.B. Trainingssequenz) und wird meist zu Beginn einer Übertragung in der Akquisition-Phase angewendet.
Was bedeutet decision-directed synchronisation und wann wird es angewendet?
Bei decision-directed synchronisation sind dem Empfänger die gesendeten Daten nicht bekannt und werden in der Detektion entschieden. Diese Schätzwerte für die Daten werden dann für die Synchronisation verwendet. Dies kommt in der Tracking-Phase zum Einsatz.
Beschreiben Sie ein Verfahren zur gleichzeitigen Schätzung von Zeit- und
Frequenzabweichung
Es werden 2 Chirp-Signale hintereinander gesendet,
* erstes Chirp-Signal steigt die Frequenz linear über der Zeit
* zweites Chirp-Signal fällt die Frequenz linear über der Zeit
- Über jedes Chirp-Signal wird separat korreliert und man erhält jeweils einen Peak.
- Aus Position der Peaks ist sowohl der Sendezeitpunk (Mittelwert) als auch der Frequenzoffset (Differenz der Zeitpunkte) berechenbar.
