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受信機の周波数オフセット キャリブレーション

この例では、Simulink® および Communications Toolbox™ を使用して、受信機側で送信機/受信機の周波数オフセットの測定とキャリブレーションを行う方法について説明します。取得した信号か、Communications Toolbox Support Package for RTL-SDR Radio を使用してリアルタイムに受信した信号のいずれかを使用できます。受信機は受信した信号を監視し、送信機/受信機の周波数オフセットを計算し、表示します。

必要なソフトウェアとハードウェア

取得した信号を使用してこの例を実行するには、次のソフトウェアが必要です。

信号をリアルタイムに受信するには、次のハードウェアも必要になります。

  • RTL-SDR 無線機

さらに次のソフトウェアも必要になります。

Communications Toolbox でサポートされる SDR プラットフォームのすべてのリストについては、Software-Defined Radio (SDR) 情報ページのサポートされているハードウェアの節を参照してください。

はじめに

受信機の周波数オフセット キャリブレーションの概要については、MATLAB を使用した受信機の周波数オフセット キャリブレーションの例を参照してください。

例の実行

取得した信号を使用してこの例を実行するには、Signal Source Selector ブロックを使用して、Frequency Offset Captured Signal ブロックをソースとして選択します。次に実行ボタンをクリックします。モデルでは、560309440 Hz の中心周波数で、RTL-SDR 無線機を使用して取得した信号を処理します。この値は、米国のデジタル TV 信号のチャネル 29 のパイロット トーンに対応します。

RTL-SDR 無線機をソースとして使用してこの例を実行するには、Signal Source Selector ブロックを使用して、RTL-SDR Receiver ブロックをソースとして選択します。Expected Center Frequency ブロックをダブルクリックし、期待するトーン周波数を設定します。既知の信号ソースを使用して送信を開始します。米国の場合は、予想される中心周波数値を近くのデジタル TV 送信機のパイロット トーンに設定できます。チャネル番号のリストと周波数値については、North American television frequenciesを参照してください。次に実行ボタンをクリックします。

信号源として RTL-SDR 無線機を使用している場合は、送信機/受信機の周波数オフセットを補正するために、表示された PPM 補正値を RTL-SDR Receiver ブロックの Frequency correction (ppm) パラメーターとして指定します。仕様では必ずオフセットの符号を使用してください。Spectrum Analyzer ブロックに表示されるスペクトルは 0 Hz で最大値になるはずです。

例の構造

次の図に、受信機のモデルを示します。

次の図に、受信機サブシステムの構造の詳細を示します。

  • Find Peak Frequency ブロック - FFT を使用して受信信号の最大強度の周波数を検出します。

  • Spectrum Analyzer ブロック - 受信信号のパワー スペクトル密度を計算して表示します。

Find Peak Frequency

Find Peak Frequency サブシステムは、受信信号の最大強度の周波数を検出します。検出した周波数は周波数オフセットに相当します。次の図に、このサブシステムを示します。このサブシステムで、Periodogram ブロックは受信信号の PSD 推定を返します。Probe ブロックはフレーム サイズとフレームのサンプル時間を検出します。この情報を使用して、このサブシステムは周波数帯域の最大振幅指数を検出し、次の式に従ってこの指数を周波数値に変換します。

Foffset = IndexofMaxAmplitude * FrameSize / (FFTLength * FrameSampleTime)

MATLAB 関数 findpeakfreq.m がこの変換を行います。

スペクトル アナライザー

次の図に、周波数範囲 -200 kHz から 200 kHz での Spectrum Analyzer の出力を示します。次に示すケースでは、受信信号の最大強度の周波数は約 -35 kHz です。