信号発生器とCDA-​2990の分配器を用​いて2台のUSRP N210を同期させた際に生じた問題

こんばんは。初めての質問のためわかりにくく、申し訳ございません。

上図のように実験環境を構築し、機器に関しましては分配器がCDA-2990、2台ともUSRP2930 N210のものを使用しました。

openExample('usrpradio/QPSKTransmitterWithUSRPHardwareInSimulinkExample')

openExample('usrpradio/QPSKReceiverWithUSRPHardwareInSimulinkExample')、Similinkのサンプルを使って通信を行いました。すると受信機側のルートレイズドコサインフィルタ後のコンスタレーションが次のような円状のものとなり周波数同期が合いませんでした。周波数同期が合わなかった原因は何でしょうか？

また、ClockSourceは送信機、受信機ともにExternalにしております。

分配器、信号発生器などを用いなかった時に関してもClockSourceが送信機、受信機ともにExternalにも関わらずエラーが出ずに通信が行えたことなども何か原因があるのでしょうか？

Answer 1

[Sho]

マスワークス技術担当より回答申し上げます。

まず、実験条件について、下記を仮定させていただきます。

• USRP1では、送信ベースバンド信号を2.0 GHz帯のRF信号へアップコンバートしている
• USRP2では、受信した2.0 GHz帯のRF信号をベースバンド信号へダウンコンバートしている
• 各USRP内部の発振器(PLL)は、クロック装置から入力された10 MHzリファレンス信号を基に、2.0 GHzのローカル信号を生成している

次に確認させていただきたい点がございます。「ルートレイズドコサインフィルタ通過後に、各種補正回路(Coarse Frequency Compensation、Symbol Synchronizer、Carrier Synchronizer)を有効にした状態でシミュレーションを実行されていますでしょうか？」

もしこれらの補正回路をご使用の場合は、Carrier Synchronizer通過後のコンスタレーションをご確認ください。コンスタレーションが安定していれば、システムとしては正常に動作していると考えられます。

このとき、ご質問にあるように、受信機側のルートレイズドコサインフィルタ直後(すなわち、Carrier Synchronizer通過前)のコンスタレーションを観測された場合、もしくはこれらの補正回路をそもそも使用しない場合は、クロックを共有しているにもかかわらず周波数同期が取れていないように見えることがあります。これは、各USRP内部の発振器やアナログ回路における微小な揺らぎや個体差により、数Hz〜数十Hz程度の周波数オフセットが残留するためです。このような微小な周波数オフセットは、受信信号において時間とともに位相誤差として蓄積されるため、コンスタレーションが回転しているように観測されます。

もし、Carrier Synchronizer通過後のコンスタレーションにおいても異常が見られる場合には、Simulinkモデルまたは使用されているハードウェア構成に問題がある可能性がございます。その際は、検討中のモデルを弊社テクニカルサポートへご提供いただき、詳細な検証をご依頼いただけますと幸いです。