Стрельнуло нашему директору исследовать вопрос построения гидроакустического модема, хотя никто у нас в институте никогда такие штуки не делал. Добровольно-принудительно мне было предложено составить структуру передатчика (по сути модулятора) и приемника (демодулятора) цифровой информации. Очень смутно все это представляю.
Взял за основу структуру высокочастотной цифровой связи



Для передачи цифры предполагается использовать фазовую манипуляцию. Если просто манипулировать фазой несущей то вроде все понятно. Но в представленной выше структуре стоят НЧ фильтра и ЦАП. В конечном итоге после ЦАП фазовая манипуляция должна превратиться в амплитудную модуляцию несущей.

Совершенно не доходит в каком виде должна поступать цифровая информация на ЦАП, чтобы потом в приемнике пройдя через АЦП получить то что передано. Если на ЦАП поступает например оцифрованная музыка то после АЦП она наверняка опять станет музыкой. А как быть с просто цифровыми данными?
Про коды Грея читал. Заложить их в фазу тактовой частоты нет проблем. Но зачем тогда дальше стоит ЦАП? Получается что фазовую манипуляцию дальше на ЦАП нужно превратить в амплитудную манипуляцию? А зачем? Как потом это все обратно раскодировать и превратить в те же данные?

Кто владеет информацией поясните пожалуйста как все происходин в реальности. Как биты (байты) цифровой информации закодировать в фазу тактовой и далее это все передать в среду на более высокой несущей.

Буквари читал. Везде все одно и то же.

Спасибо.

немного о том как http://cseweb.ucsd.edu/~b1benson/publications/oceans10.pdf

Спасибо. Неплохая информация.
Похоже, что структурно там все то же что и в представленных картинках.

Пока совершенно не понятно по какому алгоритму (пока простейшему) работает baseband модулятор на который, в простейшем случае, поступает последовательность бит (например в коде Грея). Проще говоря как baseband модулятор должен преобразовать последовательность бит (в какой вид), чтобы дальше подать их на фильтр и цап? С какой тактовой (относительно изначальной тактовой на которой поступают биты) должен работать дальше фильтр и Цап? Может на baseband модулятор кодер должен подавать информацию уже в параллельнов виде?
Буду признателен если кто пояснит работу этого кусочка структуры.

Сообщение отредактировал Acvarif - Jun 28 2012, 07:52

Раз выбрали фазовую манипуляцию, то синус со скачущей фазой в соответствие со входным потоком.

В букварях почти не обманывают в общем-то, симулинк в руки и проверять что там написано, тем более это тыщу раз уже всё перетиралось на форуме и модели выкладывались.

Допустип частота входного потока 1 кГц. Если взять грубо baseband частоту 4 кГц то вполне можно закодировать в фазу, например 4 квадранта входного потока.
Вот что потом? Интуитивно догадываюсь, что далее нужно большой частотой выборок типа 200 кГц рубить этот поток и по таблице (тпа DDS) формировать из этого всего синусоиду которая затем и будет подана на ЦАП.

Правильно ли я мыслю? В каком всеже оптимальном соотношении должны быть частоты входного потока, baseband и частота дискретизации (для ЦАП)?

Допустим задана частота битового потока в воде 10 кГц. Если в передатчике (в кодере) закодировать битовый поток кодом Грея (4 квадранта) то на бейсбенд модулятор можно подавать тактовую уже 5 кГц. Какая в этом случае должна быть бейсбенд частота? Какой минимум? С какой частотой в этом случае нужно перебирать разряды таблицы DDS?



Ткните ссылкой если не сложно.

Сообщение отредактировал Acvarif - Jun 28 2012, 11:56

их есть у него много
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...E5%EB%FC+petrov



То же, но не совсем. В статье предлагается частотная модуляция. И прямо говорится, что в недорогих устройствах обычно используют частотную модуляцию FSK-GFSK. Условия применения бывают разные, но в подводных приложениях среда обладает дисперсией и возможны многократные отражения от дна и/или поверхности. А это означает, что PSK может более сильно страдать от интерференции и потребуется эквалайзер. FSK менее уязвимо для простых решений, без эквализации канала. Обратите внимание все готовые эфирные узкополосные трансиверы для использования в городе, в лесу, над водой (там где многолучевое распространение) у TI - FSK, GFSK http://www.compeljournal.ru/enews/2011/7/5
В акустическом модеме PSK скорее всего будет необходим эквалайзер. А если с эквалайзером не заморачиваться, то тогда уж лучше использовать FSK.



Лучше всего пояснит Низами (Nezami, RF Architecture & DSP aspects of Digital Wireless Transceivers), здесь на форуме на книгу ссылка была, ищите поиском

В матлабовских моделях ничего не понял. Если-бы к ним были хоть коротенькие пояснения на великом и могучем. Матлабом владею на примитивном уровне.
За книгу спасибо. Читаю. Жаль на аглицком.
И всетаки навскидку по поводу передатчика. Кто подскажет?
Допустим необходимо обеспечить скорость передачи цифровой информации в среде (в воде) 9600 бит/с

Имеется гидроакустический излучатель на 35 кГц (полоса обычно +- 7%) (я так понимаю, что это и будет несущая)
Если использовать QPSK то одним кодовым битом можно посылать 2 информационных бита. Тогда частота кодирования может быть 9600/2 = 4800 бит/c
Вопрос. Какую теперь можно заложить модулирующую частоту и сколько ее колебаний внутрь одного дибита (baseband модулятор)?
Я так понимаю, что от этого и пойдет расчет ФНЧ. Где-то в сети проскакивало, что один информационный бит должен содержать не менее трех колебаний промежуточной.
Тоесть грубо в передатчике должны крутиться 3 частоты. 1 - самая низкая (кодовая) 4800; 2 - промежуточная (4800*3 = 14400); 3 - несущая (35000)
Причем фазовые перескоки промежуточной (обычно строится на DDS) должны быть синхронны с фронтами и спадами кодовой частоты.
А в каком соотношении должны быть несущая и промежуточная (которая с DDS)? Синхронны, несинхронны или другое...

Cкажите, а Вы все-таки ознакомились со статьями на этом сайте?
http://cseweb.ucsd.edu/~b1benson/publications/
ersa09.pdf
esl10.pdf
oceans10.pdf
и т.д.

Ознакомился. В общих чертах. Там применяется FSK.
Если так (в других публикациях тоже встречал), наверняка в воде с PSK будут проблемы.

Уважаемый Proakis J.G. автор Цифровой Связи проблем не боится ;)
http://www.mit.edu/~millitsa/resources/pdfs/joe.pdf

Понять бы еще как работает эквалайзер.
Пока вроде элементарное не ясно. Например. Можно-ли модулировать несущую сразу низким информационным сигналом?
Типа так:

При реализации квадратурной фазовой модуляции входной поток бит преобразуется в кодирующую последовательность {dk} так, что логическому нулю соответствует кодирующий бит +1, а логической единице — кодирующий бит –1. После этого кодирующий поток разделяется на четные и нечетные биты. Четные биты поступают в I-канал, а нечетные — в Q-канал. Причем длительность каждого управляющего импульса di и dq в два раза больше длительности исходного импульса dk.

Управляющие биты di модулируют по фазе сигнал , а биты dq модулируют ортогональный сигнал (смещенный по фазе на 90°), то есть . После этого оба сигнала складываются и образуется модулированный сигнал



Рис. 8. Реализация квадратурной фазовой модуляци

Нужны ли теперь DDS и фильтры? Если нужны то где их ставить?

Фильтры - это не самое главное. Соседних каналов у вас нет, может поставить только в приемнике приподнятый косинус.
А вот разобраться как строится синхронизация и как работает эквалайзер придется.

Нашел в сети матлаб модель в которой доступно показано как работает QPSK модулятор.

 QPSK.rar ( 9.81 килобайт ) Кол-во скачиваний: 83

Если не полениться то можно написать код (VHDL например) такого модулятора (даже с фильтром). Хотя в таком построении вроде и фильтр не нужен (останется одна боковая). Далее все можно подавать на ЦАП+усилитель мощности.
Синхронизация тут не сложная.
Пока не понятно почему Матлаб не хочет код генерить. Ошибки...

Можно несколько слов подробнее про эквалайзер, куда его цеплять и в чем его фишка?

Сообщение отредактировал Acvarif - Jul 12 2012, 07:25

Модулятор то очевидная вещь. Можете прямо на частоте несущей манипулировать фазой.

А в демодуляторе нужно восстановить синхронизацию частоты и фазы несущей и тактовой частоты по самому сигналу. Вы же не можете их передать по отдельному проводу. Поэтому их нужно уметь извлечь из самого модулированного сигнала.
При этом канал связи вносит частотно-фазовые искажения и для их компенсации используется адаптивный фильтр - эквалайзер.
Как в статье уважаемого Proakis J.G.
И разобраться с этим всем можно только по книгам или статьям, по форумам никак.


ЗЫ. Я вот что сейчас подумал, раз уж Вам книги читать не хочется. Телефонный модем - он ведь акустический, со всеми наворотами. Если книг читать не хочется приделайте фронтэнд к телефонному модему V.32 или V27ter (т.е. усилитель-излучатель на передачу и приемник-усилитель на прием) и гоняйте свои 9600 (или 4800) на сколько получится метров.Полоса там правда 8000 гц, не вся будет использована. Криво, но зато почти ничего делать не надо. Оно лучше будет работать полюбому чем первый блин