|
|
| Разместил: |
starche  |
| Прикрепленные файлы |
1.  трансформированный сигнальный файл (66 Kb)
2. конвертированный сигнальный файл (81.3 Kb)
|
|
|
Starche
ТАЙНА КИТАЙСКОГО ПИЛОТА
Анализируем еще один "кривой" OFDM сигнал
Интерес к сигналу, о котором пойдет далее речь, возник
у меня после опубликования статьи SergUA6 "Перспективы
анализа сигналов OFDM c CP"
http://www.radioscanner.ru/info/article456/.
Конечно сигнал, названный в сайтовской базе как
"Chinese Mixed Mode (MFSK-4+OFDM-20/1)", я смотрел
и раньше. Включал его в сводные таблицы в Руководствах к
своим анализаторам. Но ранее этот сигнал мне казался вполне
обычным и не очень-то "кривым". По крайней мере, особого моего
внимания он не вызывал.
Интерес возник после того, как в упомянутой статье я
увидел перечень параметров этого сигнала, полученных
анализатором SA. Анализатором определено, что частотное
разнесение поднесущих равно 99,275 Гц, скорость манипуляции
- 72,2 Бода и, цитирую, "правильная частота дискретизации для
анализа/демодуляции примерно равна 7942 Гц". Вот это последнее
число и побудило меня заняться новым анализом с применением
всего того нового, что получил и приобрел за последние пару лет.
Уж больно не типичная эта частота дискретизации. И что могло
заставить разработчиков модема использовать такую экзотическую
частоту?
Сразу же особо отмечу. У меня нет сомнений в правильности
работы анализатора SA. Что ему подали на вход, то он и переварил.
Не зря же сделана оговорка - правильная частота для анализа и
демодуляции. А верна ли эта частота для модуляции, синтеза -
решать такие задачи анализатор пока не умеет и, судя по
категорическим заявлениям в статье, никогда не будет.
Как бывший разработчик КВ OFDM модемов, я посчитал
интересным попытаться разобраться в причинах, породивших
такое экзотическое значение частоты дискретизации, а также
получить, если удасться, более "гладкую" и, потому, обычную
величину.
В процессе моих занятий обнаружились и другие особенности
этого сигнала, потребовавшие приложения немалых усилий для
их осмысления. В их числе и особость, вынесенная в заголовок
данной статьи. Впрочем, обо всем по порядку.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Первые подозрения в "кривоватости" сигнала возникают уже
при просмотре его спектра. Частотное разнесение поднесущих
легко оценивается как примерно равное 99 Гц, а вот частота
пилот-сигнала, примерно равная 512 Гц, явно не есть гармоника
частоты 49,5 Гц, что обязательно должно выполняться в OFDM
сигнале.
К сожалению, в типичных для нашего сообщества условиях,
когда частота дискретизации, использованная при оцифровке
принятого сигнала, известна неточно, разность 512-5*99=17 Гц
не может считаться величиной спектрального сдвига сигнала.
Величина этого сдвига должна определяться в процессе
демодуляции.
Коль скоро предмет нашего интереса есть OFDM, то в целях
снижения погрешностей анализа все, что не является OFDM,
должно быть из сигнала исключено. Предварительный анализ
модифицированного сигнала - одного пакета между соседними
преамбулами - дает:
1)всплеск АКФ со следами наличия спектрального сдвига,
2)длительность интервала ортогональности 80 периодов
частоты дискретизации 8 кГц или 10 мсек,
3)длительность тактого интервала 111 периодов частоты
дискретизации или 13,875 мсек,
4)поднесущие - гармоники частоты 100 Гц с номерами
7...26,
5)пилот-сигнал - 5-ая гармоника,
6)манипуляция в разностных фазах четырехпозиционная.
Подробности о манипуляции будут изложены позже.
Как я недавно отмечал в двухчастной статье
[url=http://www.radioscanner.ru/info/article454/][/url]
и
http://www.radioscanner.ru/info/article455/,
точность демодуляции легко может быть оценена вычислением
корреляции отсчетов сигнала, которые при отсутствии помех
должны совпадать. Их совпадение обусловлено наличием
в сигнале защитного интервала.
Как показал предварительный анализ, корреляция при анализе
последовательности из 50 тактовых интервалов равна 0,85, а при
анализе 300 тактовых интервалов - только 0,48. Такие низкие
значения свидетельствуют о большой погрешности в определении
величины тактового интервала.
В ходе предварительного анализа нетрудно определить и
истинную величину спектрального сдвига сигнала. Для этого
нужно сравнить величины частот, которые обеспечивают просмотр
правильных сигнальных созвездий в абсолютных фазах. При
отсутствии спектрального сдвига созвездия в различных подканалах
просматриваются при одной и той же введенной частоте, для которой
ранее было предложено название - синхрочастота. Этот метод был
описан в одной из моих ранних статей. Необходима оговорка - под
истинной величиной спектрального сдвига здесь понимается
минимальная частота, сдвиг на которую возвращает сигналу все
его "OFDM-ные свойства".
Из анализа следует, что в подканале с гармоническим номером
9 синхрочастота равна 100,158 Гц, а в подканале с номером 25 -
99,591 Гц. Составляем и решаем тривиальную систему уравнений:
9 * X + Y = 9 * 100.158,
25 * X + Y = 25 * 99.591,
где X - реальная величина частотного разнесения, а Y - величина
спектрального сдвига. Решение есть: X=99.272 Гц, а Y=7.973 Гц.
На этом предварительный анализ может считаться оконченным.
Отметим, что вычисленная величина X практически совпадает с
величиной, определенной в упомянутой выше статье - 99,275 Гц.
УГЛУБЛЕННЫЙ АНАЛИЗ
Перед началом этого этапа воспользуемся результатами
предварительного анализа и компенсируем спектральный сдвиг
сигнала. После этого предварительный анализ должен быть
повторен для того, чтобы убедиться в отсутствии сдвига. Если
компенсация неполная, то по изложенной выше методике
определяется величина оставшегося сдвига и проводится
повторная компенсация.
В нашем случае сигнал в модифицированном файле (без
преамбул) пришлось в результате сдвинуть по спектру на минус
7,889 Гц. Полученный таким образом сигнал под именем
chshift.wav приложен к статье. Анализ этого сигнала, (будем для
удобства называть его далее трансформированным) показывает,
что теперь во всех подканалах возможно наблюдение сигнальных
созвездий в абсолютных фазах при одной и той же синхрочастоте,
равной 99,275 Гц. Это безусловно доказывает, что спектральный
сдвиг в трансформированном сигнале отсутствует.
Если на этом посчитать анализ законченным, то с
необходимостью должен быть сделан такой вывод. Так как
наименьшее число, нацело делящееся на 99,275, равно
40*99.275=3971, то родная для сигнала частота дискретизации
должна быть кратна 3971. Ближайшей подходящей и является
объявленная в упомянутой статье величина 7942 Гц.
Правда, остается непонятным, как определена длительность
тактового интервала. Ведь при оцифровке исходного сигнала с
частотой 8000 Гц результат анализа должен быть кратен 125
мксек и быть, например, равным 13,75 или 13,875 мсек, но
никак не объявленной в статье величине 13,85 мсек.
Попробуем продолжить анализ. К этому нас побуждают
по крайней мере три причины:
1)плохая форма вплеска АКФ трансформированного сигнала,
2)низкое качество демодуляции трансформированного
сигнала,
3)сомнения по части "правильности" частоты 7942 Гц.
Краткие пояснения таковы. Всплеск АКФ в целом достаточно
симметричен, но на его вершине отсутствует отсчет.
Характеризующие качество корреляционные коэффициенты равны
0,7 при анализе 50 тактовых интервалов и всего лишь 0,44 при
анализе 300 тактовых интервалов.
Вспомним о второй беде любительской записи и оцифровки
сигналов - неточном знании истинной величины частоты
дискретизации. Предположим ее наличие в исходном файле и
попытаемся оценить ее величину.
Как известно, при отсутствии спектральных сдвигов, какой
бы не была частота дискретизации, в результате ее использования
все свойства OFDM сохраняются. Они также сохраняются и при
передискретизации. Меняются лишь параметры, измеряемые в сек
и Гц.
Рассмотрим варианты округления полученных ранее величин.
Первое, что напрашивается, не изменить ли нам величину
частотного разнесения поднесущих всего на 0,73% и сделать ее
равной очень круглой величине 100 Гц? Как это сделать?. Очень
просто - изменить частоту дискретизации, имеющуюся в исходном
файле. Не передискретизировать сигнал, а просто изменить в файле
величину частоты дискретизации. Величину поправки нетрудно
определить:
новая частота = 8000 * 100 / 99.275 = 8058 Гц.
После такой поправки "правильная частота" также возрастет на
те же 0,73% и станет равной (о, чудо !!!) 8000 Гц. Грех - не
попробовать.
Поступим таким образом. Сначала заменим частоту
дискретизации в файле chtransf.wav. Затем проведем
передискретизацию этого сигнала с новой "правильной" частотой
8000 Гц. И, наконец, проанализируем получившийся сигнал, который
для удобства будем далее называть конвертированным. Файл с этим
сигналом под именем chconver.wav также приложен к статье.
Результаты поражают. Интервалы равны 10 и 13,75 мсек
(80 и 110 периодов частоты дискретизации). Скорость манипуляции
72,7272...Бода. 8000 Гц - действительно родная для сигнала частота,
а корреляционные коэффициенты просто зашкаливают за 0,93, как
для последовательности из 50 тактовых интервалов, так и для 300
интервалов. Одинаково легко наблюдаются прекрасные созвездия
как в относительных, так и в абсолютных фазах. Синхрочастоты
практически совпадают с частотой разнесения поднесущих,
отличаясь от нее не более, чем на 0,005 Гц. Некоторые экранные
снимки приведены ниже. Вряд ли у кого нибудь теперь возникнут
вопросы о параметрах излученного (не принятого, а именно -
излученного) китайского сигнала.
КИТАЙСКИЕ ХИТРОСТИ
Иллюстративные снимки могут вызвать по крайней мере два
вопроса. Почему различаются числа позиций в абсолютных фазах и
что из себя представляет пилот-сигнал?
Сначала о числе позиций. Этот вопрос достаточно подробно
обсуждался в моей статье Такая разная ФРМ
Здесь ограничусь кратким напоминанием. Сначала о тривиальном.
Известны два способа четырехпозиционной ФРМ. По первому из
них сигнальные точки на разностном созвездии группируются
вблизи координатных осей, и тогда в абсолютных фазах имеем
также 4 позиции. По второму способу сигнальные отметки
группируются вблизи биссектрис координатных углов, порождая
8 позиций в абсолютных фазах.
Менее известно то, что способ реализации преобразования
Фурье, формирующего OFDM сигнал, может при анализе
порождать зависимость расположения (поворота) разностных
созвездий от номера частотного подканала. Об этом более
подробно с использованием нескольких примеров.
В старых, аналоговых модемах при отсутствии
манипуляционных скачков фазы обычно обеспечивалась
непрерывность фазы сигнала на стыках тактовых интервалов.
При цифровом формировании сигнала и отсутствии
манипуляционных скачков начальные фазы в подканалах
могут задаваться самым различным способом. Например,
в известном Mil-Std начальные фазы для 39-канального
модема прописаны в самом стандарте и излучаются в
преамбуле. Начальные фазы могут быть произвольными,
но сохраняться постоянными в каждом подканале. Наконец,
начальные фазы могут совпадать с конечными фазами на
предыдущем тактовом интервале, и тогда будет
обеспечиваться непрерывность фазы сигнала (при отсутствии
манипуляционных скачков).
При анализе указанные особенности манипуляции обычно
неизвестны, что, несомненно, затрудняет анализ. В своем
анализаторе я использую цифровой вариант классического
(аналогового) преобразования Фурье, предполагающий
при отсутствии манипуляционных скачков непрерывность
фазы на стыках тактовых интервалов в каждом подканале.
Если же непрерывность фазы при формировании сигнала
не сохраняется, то в моем анализаторе возникают повороты
сигнальных созвездий на угол, зависящий от номера
подканала. Величина угла полностью определяется набегом
фазы на длительности защитного интервала и равна
произведению круговой частоты разнесения поднесущих и
длительности защитного интервала. Например, для
упоминавшегося 39-канального модема набег составлял
около 96 градусов, что приводило к различию углов поворота
созвездий в соседних подканалах примерно на 6 градусов.
В нашем случае дело обстоит несколько хуже. Величина
набега точно равна 135 градусам. Такой набег практически
не позволяет определить причину поворота сигнальных
созвездий, имеющуюся на приведенных выше снимках.
То ли мы видим действительно передаваемые разности фаз,
различающиеся в четных и нечетных подканалах, то ли это
следствие разрывности фазы на стыке тактовых интервалов.
Теперь о пилот-сигнале. На спектрах всех сигналов, включая
приложенные к статье, частота пилот-сигнала не совпадает с
ожидаемым значением 500 Гц. Но, как выясняется, это вовсе не
означает наличие спектрального сдвига. Просто китайцы
используют манипулированный пилот-сигнал. Наличие
фазовой манипуляции хорошо видно на экранных снимках.
От такта к такту фаза меняется на минус 45 градусов. Отсюда
и 8 позиций в абсолютных фазах.
Помимо фазовой использована и амплитудная манипуляция.
Ее наличие обнаруживается и на сигнальном созвездии в
абсолютных фазах, и на обычной спектрограмме. Причем на
спектрограмме видны боковые частоты, отстоящие от несущей
и на величину скорости манипуляции (помечено прямоугольником), и на
половину частотного разнесения поднесущих (помечено ромбиком).
Использование манипулированных пилотов практикуется
издавна, но комбинированная манипуляция мне встретилась
впервые.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В статье приведен пример анализа сигнала, записанного
со спектральным сдвигом и оцифрованного неточно известной
частотой дискретизации. Несмотря на отсутствие каких-либо
данных о величинах этих рукотворных воздействий в процессе
анализа удалось полностью избавиться от них и получить
заслуживающие доверия результаты.
|
|
|
| Автор |
Комментарий |
Mesh
Участник
|
13 Май 2011 16:00
Читая все статьи автора, меня не покидает чувство, что автору всё равно про что он пишет и как он пишет. Если в первых статьях ещё как-то что-то обосновывалось, то чем дальше тем более всё шито белыми нитками. В предыдущей статье автор утверждает не больше, не меньше, цитата:
Наивно полагать, что имея неверные (не совпадающие с паспортными) параметры излученного сигнала или абсолютно точные параметры не излученного, а принятого сигнала, можно создать демодулятор, такой же, каким обладают стороны, ведущие эфирный обмен. А ведь это отмечено в статье, как одна из конечных целей анализа. Наивно также полагать, что удасться получить битовый поток, идентичный потоку на входе модулятора передающего модема.
Куда исчезла "наивность" в этой статье автор не поясняет, но уже оказывается, цитата:
Как известно, при отсутствии спектральных сдвигов, какой бы не была частота дискретизации, в результате ее использования все свойства OFDM сохраняются. Они также сохраняются и при передискретизации. Меняются лишь параметры, измеряемые в сек и Гц.
Удивительное совпадение! Серия статей команды MSM буквально вдалбливает это на протяжении наверно двух лет. Но об этом ни-ни, это оказывается "известно", месяц назад это было "наивностью", а теперь вот так уже типо и само собой, и как бы автор это и знал. ЧуднО! А как же "паспортные данные"? Всё уже, что ли? Так об этом ж и твердят уже несколько лет. :)
Собсно после таких ходов, всё остальное выглядит ещё более туманным.
Цитата:
Рассмотрим варианты округления полученных ранее величин. Первое, что напрашивается, не изменить ли нам величину частотного разнесения поднесущих всего на 0,73% и сделать ее
равной очень круглой величине 100 Гц? Как это сделать?. Очень просто - изменить частоту дискретизации, имеющуюся в исходном файле. Не передискретизировать сигнал, а просто изменить в файле величину частоты дискретизации.
Чего ради округляется к 100 герцам? И почему разнос, а не тактовая например? Аргументы какие? А нет их. Так хочет автор. Ну и ладно, бог с ним. Но выводы!
Результаты поражают. Интервалы равны 10 и 13,75 мсек (80 и 110 периодов частоты дискретизации). Скорость манипуляции 72,7272...Бода. 8000 Гц - действительно родная для сигнала частота, а корреляционные коэффициенты просто зашкаливают за 0,93, как для последовательности из 50 тактовых интервалов, так и для 300 интервалов.
Точно такие ж резалты, которые никого не поражают, приведены в статье "Перспективы анализа сигналов OFDM c CP" http://www.radioscanner.ru/info/article456/. Теж самые 80 и 110 периодов частоты дискретизации! Без какого либо натяга и стремлению к "округлениям".
Автор этой статьи "забыл" сказать, что и на дискрете 7942 герца корреляционные коэффициенты просто зашкаливают за 0,93, как для последовательности из 50 тактовых интервалов, так и для 300 интервалов. Такая маленькая "мелочь", о которой естественно упоминать не стоит, так как это резко ставит вопрос, ну и на фиг тогда эта пляска с "округлением", что это "округление" вобще даёт?
А ничего! Зашкаливать корреляционные коэффециенты будут на любой частоте дискрета, как её не назови, нужно лишь что б было в LS 110 отсчётов, а в LU 80. Которые уже получены в статье от MSM. И про это твердят уже несколько лет! Но кое кто глух походу. :)
Чего ради 8000 герц названа "действительно родной частотой дискрета"? Оттого что "круглый" разнос, что ли? Так таких "родных частот" просто море! 8100 чем плоха? Разнос 101.25 оченно ничего себе так циферки, бодовая 73.63636363 ничем не хуже 72.72727272, или 8250 дискрет, бодовая 75 круглее некуда, разнос 103.125 тож симпотный. В чём смысл менять названия частот дискрета, когда можно назвать как душе угодно? И от этого названия не меняются ни LS ни LU? Почему б не назвать "действительно родной частотой дискрета" 6600 герц? Вобще всё чудно. Скорость 60 бод, разнос 82.5 герц, просто красота! Где аргументы, что названные мной частоты дискрета не истинные? Да не будет их. Может я угадал, а может и нет, так ж как и автор этой статьи, может угадал что 8000 это истиная частота, а может и нет, не узнать это без помощи китайцев. :-) То бишь без ихнего описания сигналика. Но странно, автор ничуть не сомневается в своей правоте, ни на йоту. Вобще отличительной чертой всех статей автора, является полное отсутствие таких фраз как "может быть", "вероятнее всего", "не исключено что я ошибаюсь", "если правильно я понимаю" и в таком духе. Говорить о "действительно родных частотах дискрета" и других параметрах можно лишь имея на руках записи с инструментальной точностью дискрета, увы, на руках у автора единственная запись, с обычной звуковой карточки, но это не мешает ему делать однозначные выводы. Вернее он думает, что его выводы однозначные и убедительные. :)
Апофеозом этой статьи является заключительная фраза В статье приведен пример анализа сигнала, записанного со спектральным сдвигом и оцифрованного неточно известной частотой дискретизации. Несмотря на отсутствие каких-либо данных о величинах этих рукотворных воздействий в процессе анализа удалось полностью избавиться от них и получить заслуживающие доверия результаты.
Доверие заслуживает лишь подтверждённая вами к=3/8, которое и так убедительно было показано ранее, другими людьми. Всё остальное это резалты думок, догадок и подгонок. "Тайну китайского пилота" я развалю на форуме сегодня или завтра по этой ссылке Модемы на КВ - Страница 35 , ибо никакой тайны нет, а есть очередное очень поверхностное отношение к резалтам, полнейшее отсутствие самокритики, то бишь вы не умеете сомневатся в собственных выводах, вы не прилагаете усилий их обосновать крепко, вас устраивает подход наскоком. Типо раз и в дамках, а так не бывает. Очень хочется, но не бывает.
Статья вызывает очень странное впечатление, и совсем не лучшее, хотя все статьи автора такие к сожаленью, и движения в лучшую сторону не наблюдается, имхо.
|
|
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
|
| Файл создан: 13 Май 2011 11:57, посл. исправление: 13 Май 2011 12:21 |
|
