|
|
| Разместил: |
starche  |
|
|
Starche
ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА СИГНАЛА МОДЕМА
RODHE & SCHWARZ GN2130
Краткое сообщение
Сигнал этого модема недавно был размещен в нашей базе сигналов и сразу
меня заинтересовал тем, что в нем используется амплитудно-фазовая
манипуляция (АФМ) с необычно высокой для КВ OFDM модемов
позиционностью - КАМ-16 - КАМ-64. Анализ этого сигнала оказался далеко не
тривиальной задачей. С некоторыми особенностями считаю целесообразным
поделиться с сообществом аналитиков.
Известно, что при анализе многопозиционных сигналов приходится решать
ряд задач, которые отсутствуют или легко решаются при анализе ФРМ сигналов.
Например, далеко не всегда очевидно:
-какая манипуляция используется в сигнале относительная или абсолютная;
-как устанавливаются начальные фазы поднесущих при синтезе сигнала в
модуляторе;
-используются или нет дополнительные фазовые подкрутки.
В этой связи анализ сигнала модема GN2130 позволяет на практическом
примере рассмотреть некоторые особенности исследования
многопозиционных АФМ сигналов.
Эксклюзивные трудности (к счастью - легко преодолимые) возникают в
самом начале анализа при попытке корреляционным методом определить
величину интервала ортогональности (в количестве периодов частоты
дискретизации). При поиске в широком интервале длительностей
наблюдаемая АКФ имеет много всплесков. Сужение диапазона поиска до
200 отсчетов позволяет найти истинное значение интервала ортогональности,
равное 128 отсчетам. Затем без труда находятся и величина тактового
интервала 162 отсчета, и номера отсчетов определяющих границы тактовых
интервалов.
Многопиковость АКФ возникает из-за неслучайности переносимой
сигналом информации. Обычно при передаче цифровой речи используется
шифрация. В анализируемом сигнале ничего подобного нет. Возникает даже
сомнение - а не синтезированный ли это сигнал. Сомнение подкрепляется
нетипичной для наших сигнальных файлов величиной частоты дискретизации
7200 Гц. Точно с такими проблемами мне пришлось столкнуться при синтезе
размещенного в базе сигнала модема МС-5. Для подавления многопиковости
АКФ мне пришлось скремблировать вкладываемую в сигнал байтовую
информацию.
Другой (теперь уже типовой) трудностью явилось наличие спектрального
сдвига. По моим экспериментам этот сдвиг составляет -5,8 Гц. После
компенсации этого сдвига получается отличная по форме АКФ и достаточно
точное разбиение потока сигнальных отсчетов на отдельные тактовые
интервалы длительностью 162 отсчета. Всего таких интервалов получилось
около 200. В сигнале 48 поднесущих - гармоник частоты 56,25 Гц с номерами
8 - 55.
Ниже приведены 3 графика АКФ. Верхний - АКФ при широком окне поиска,
средний - АКФ при узком окне поиска, нижний - АКФ при узком окне поиска после
сдвига спектра на +5,8 Гц.
Точность разбиения оценивалась по методике, упоминавшейся мною в
нескольких предыдущих статьях, а именно - по степени "похожести"
отсчетов в защитном интервале на начальные отсчеты того же тактового
интервала. Степень похожести вычислялась как корреляция отсчетов.
Вычислялись два корреляционных коэффициента, один для первой
половины тактовых интервалов, а другой - для второй их половины.
Несмотря на относительно высокую зашумленность сигнала, величины
корреляционных коэффициентов были весьма близки к 1 (более 0,97), что
дает полную уверенность в высокой точности определения величин и границ
интервалов.
По моему мнению достижение высоких значений корреляционных
коэффициентов является первым необходимым условием для признания
анализа успешным. Вторым, также необходимым условием является
получение правильных сигнальных созвездий.
Специфические трудности возникли при попытках получить ожидаемые
сигнальные созвездия. Не буду описывать все проведенные эксперименты.
Изложу и проиллюстрирую только полученные результаты. Особо подчеркну
- я не могу поручиться за их безошибочность и готов участвовать в дискуссии,
если таковая возникнет. Пока я просто не могу найти другого толкования того,
что преподнес анализ.
Получение созвездий в некоторой степени облегчалось тем, что в
нечетных подканалах с номерами 9...27 использована четырехпозиционная
ФМ (или ФРМ - роли не играет). Однако первая попытка получения
в этих подканалах сигнальных созвездий выявила очередную трудность.
Фиксируемые созвездия разностных фаз в различных подканалах
оказывались повернутыми на угол, зависящий от номера поднесущей.
А для просмотра созвездия абсолютных фаз в каждом подканале
приходилось подбирать и устанавливать специфическую синхрочастоту,
отличающуюся от частоты разнесения поднесущих.
Эти проявления описывались мною в размещенной ранее статье "Такая
разная ФРМ". Они возникают тогда, когда совокупность начальных фаз
поднесущих, используемая при преобразовании Фурье в анализаторе, не
совпадает с совокупностью, использовавшейся при генерации сигнала в
модуляторе.
Для пояснения сошлюсь на упомянутую статью, в которой приведен
пример анализа сигнала 39-канального модема по Mil-Std-188-110, app.B.
В этом стандарте прописана одинаковая для всех тактовых интервалов
совокупность начальных фаз, используемая при генерации сигнала. Такой
случай уникален при анализе. Практически во всех других случаях эта
совокупность аналитику неизвестна.
Я обычно начинаю анализ, предполагая непрерывность сигнала в
каждом подканале при отсутствии манипуляционных скачков фазы.
Именно так формировался сигнал в первых, аппаратно реализованных
OFDM модемах. Опыт анализа показал, что так реализуются и некоторые
современные модемы. При генерации такого сигнала совокупность
начальных фаз при синтезе каждого тактового интервала совпадает
с совокупностью конечных фаз при синтезе предыдущего тактового
интервала. Таким образом, при синтезе очередного тактового интервала
всякий раз используется новая совокупность начальных фаз. При
отсутствии информационных скачков фазы сигналы во всех подканалах
непрерывны, и на любом подходящем спектроанализаторе можно
наблюдать набор дельта-функций частоты, количество которых
совпадает с числом поднесущих.
Наличие упоминавшихся проявлений требует использования другой
процедуры получения сигнальных созвездий. Продолжая анализ, я
предполагаю, что при генерации каждого тактового интервала
использовалась, как это реализовано в 39-канальном модеме,
некоторая (не важно какая) одна и та же совокупность начальных фаз.
В этом случае применима приведенная в упоминавшейся статье
компенсация набега фазы, возникающего на длительности защитного
интервала.
Пусть Ac(i,k) и As(i,k) - полученные анализатором в k-ом подканале
на длительности i-го тактового интервала результаты преобразования
Фурье (квадратурные компоненты принятого сигнала). Компенсация
набега фазы заключается в уменьшении фазы вектора с компонентами
Ac и As на величину
delta(i,k) = 2 * pi * (Ttakt * F0 - 1) * k * i ,
где:
Ttakt - длительность тактового интервала (сек),
F0 - частотное разнесение поднесущих (Гц).
При этом компоненты Ac и As заменяются на
Bc(i,k) = Ac(i,k) * cos(delta(i,k)) + As(i,k) * sin(delta(i,k)) и
Bs(i,k) = As(i,k) * cos(delta(i,k)) - Ac(i,k) * cos(delta(i,k)),
соответственно.
Просмотр сигнальных созвездий после компенсации набега фазы
выявил, что помимо угла, зависящего от k, имеется дополнительный
также требующий компенсации постоянный сдвиг, примерно равный
18,5 градусов (18,5/57,3 рад). Поэтому окончательная величина
компенсирующего фазового сдвига равна
delta(i,k) = (2 * pi * (Ttakt * F0 - 1) * k + 18,5 / 57,3) * i.
Проведенная фазовая компенсация позволила получить вполне
приличные сигнальные созвездия. Некоторые из них приведены ниже.
Особо отмечу, что после компенсации просмотр созвездий в разных
подканалах после указания их номеров не требует от аналитика никаких
дополнительных манипуляций или подстроек. Именно таким свойством
по моему убеждению должны обладать правильные созвездия.
Как отмечалось выше, в нечетных подканалах с номерами 9...27
использована 4-х позиционная ФМ или ФРМ. При особом желании
можно смело отждествлять ее с КАМ-4.
В других подканалах использована КАМ-16. Из-за зашумленности
сигнала качество созвездия в некоторых подканалах оставляет желать
много лучшего.
А вот примеры КАМ-созвездий:
В заключение считаю необходимым убедить читателя в том, что при анализе
абсолютная манипуляция, каковой обычно является АФМ, может ошибочно быть
принята за относительную. Давайте взглянем на два приведенных ниже
сигнальных созвездия. Как говорится, найдите отличия. При малом
шуме отличия может и были бы видны, но в нашем случае они мало заметны.
Лично мне практически без труда удалось получить "КАМ - подобные"
созвездия в разностных фазах, и много времени пришлось потратить
на то, чтобы увидеть настоящие КАМ - созвездия в абсолютных фазах.
И, последнее. Затронутые в данной статье вопросы поднимались
мною неоднократно и в статьях, и на форуме, но серьезного отношения
аналитиков, как мне кажется, не нашли. Типичным откликом была
примерно такая мысль - если все делать аккуратно, то никаких
неожиданностей или новаций не будет. При "глобальном" подходе
такое суждение безусловно справедливо, но где указано или кто
сказал, как именно делать аккуратно? Содержание данной статьи,
как я надеюсь, может помочь аналитикам в некоторых трудных
случаях анализа.
Напомню, также, что некоторые сомнения у меня остаются, и
я готов к дискуссии.
|
|
|
| Автор |
Комментарий |
Mesh
Участник
|
21 Авг 2011 01:30 · Поправил: 21 Авг 2011 05:08
Да как бы чего тут особо дискутировать. Резалты полученые вами совпадают с описанием в базе. Ни каких трудностей в SA этот сигналик лично у меня не вызвал, ну вот абсолютно ни каких. Ни какая "многопиковость" судя по всему на этом экземпляре SA не смущают. Типово и быстро, за 10 секунд находит триангл, вычисляет тактовую, и всё такое. По скрину в базе, устанавливается виртуальный сдвиг, и смещение по частоте в районе 6 герц. Не 5.8 между прочим. :-)
Звёзды у вас на скринах вызывают больше вопросов, чем чего доказывают. Оното внешне оно как бы да, похоже, но вот имхо, с "подкруткой" в очередной раз вы промазали. :) Так как упорно гнёте эти подкрутки, там где их нет, оно може и есть в жизни, но имхо не на тех сигналиках где вы их умудряетесь "найти".
Каналы вы считаете страно, поди пойми какой подканал вы имеете ввиду. В SA например каналы считают от нижнего к верхнему самого сигналика, начиная с еденицы. Вы почемуто считаете от нулевой частоты FFT. Это значит есть мера бардака, если сигналик будет сдвинут на 100 герц вверх или низ, у вас в нумерации всё уедет. Имхо, это глупо. Сигналик один и тот ж, а каналы считать нужно подругому.
Звёзды по вашим каналам, полученые в SA, без особого напрягу, экспириментов и "эксклюзивных" трудностей, в том порядке как у вас они выложены.
15 подканал, который в самом деле 8 в сигналике.
Увеличить
32, 34, 36, 54 которы в самом деле есть каналы 25, 27, 29 и 47 в сигналике.
Увеличить
Увеличить
Увеличить
Увеличить
Качество звёзд у вас хужее гораздо, имхо.
"В заключение" про "отличия" в 14 канале по вашей нумералогии, который в самом деле есть 7 канал сигналика.
Увеличить
Этот каналик составной, в чётный каналах идёт ПСК-4 в нечётных КАМ-16, ессно ваш анализер такие "мелочи" ни отражает, отсуда и проблемки. :)
Увеличить
Увеличить
На самом первом моем скрину каналика 15 по вашей нумерологии, где ПСК-4, в SA ясно видно что есть служебка, где кажный второй символ это типовая точка в одной и тойже фазовой позиции. На скрине SA это левый нижний угол. На вашем скрине эта точка разбросана на 180 если не попутал ничего, следовательно у вас неверные звёзды вообще. Но вам не повезло, КАМ-16 можно поворачивать на кажном символе на 90, 180 или 270 всё равно разницу вы не заметите. У вас таки на мой дилетанский взгляд как раз звезда и вертится. :)
Вобще сигналик набит служебкой, по которой и можно отчекить точность отрисовки абсолютных звёзд. В SA с этим проблем особливо нет, как и нет проблем с виртуальным сдвигом, которые и есть ваши "подкрутки".
В 14 каналу к стати може и есть "подкрутка" на 90 или 270, но как угадать, я например не знаю, а може и нет, мутное дело. Демить надо, и то вопросы будут, а вы тут так легко и запросто "определяете" подкрутки, что просто диву даёшся :)
Не сказал б что это "трудный случай анализа". Дискрет точный, определяется всё в лёт, виртуальный сдвиг в базе показан, трудностей-то особливо и нет как таковых тренируй сигналик в удовольствие, имхо ессно.
В очередной раз могу констатировать наступание вами на одни и теж грабли, с завидным упоорством. К 39 тоновому модему, и китайскому можно добавить терь и этот. Ваш анализер тупит нещадно на сигналиках моделки А, но вам проще выдумывать легенды про "подкрутки", чем внять здравому смыслу и вылечить своё творение от этой детской болезни.
Ну так где-то.
з.ы. Хотя не, чёто я тупанул, ересть заразная штука, там ж в 14 каналике и в относительной звезде тож ПСК-4, так что ни каких "подкруток" в этом сигналике нету.
|
|
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
|
| Файл создан: 19 Авг 2011 21:22, посл. исправление: 20 Авг 2011 00:25 |
|
