Мультиплексирование QAM-4 и QAM-16 Опции

[Grizzzly]

Добрый вечер! Попалась на глаза статья, в которой описывается формирование единого созвездия с QAM-4 и QAM-16. Под конец дня затупил, разбираясь с его демодуляцией. С QAM-4 понятно - получившиеся 4 размытые области, образованные суммарными символами QAM-4 и QAM-16, принимаются за символы QAM-4 и демодулируются. А вот как находится истинное положение QAM-4, чтобы затем его вычесть? С регенерацией запутался. На что нужно домножить полученный символ модулятора-регенератора? На оценку мощности, вычесленную по исходным суммарным I, Q?
 10.0000_ieeexplore.ieee.org_6652819.pdf ( 627.73 килобайт ) Кол-во скачиваний: 385

[des00]

А вот как находится истинное положение QAM-4, чтобы затем его вычесть?

а вот никак. принимается решение по QAM4, затем их снова на формирующий фильтр и вычитается из основного созвездия. Правда автор забывает что работать это будет только в AWGN канале, а на подвижном объекте (беспилотнике) рассыпется все. При этом автор упускает из виду рост пикфактора такого созвездия и его влияние на энергетику канала связи при ограниченном бюджете (опять же беспилотник).

В общем метод такой есть, а вот его применение на подвижном объекте мне крайне сомнительно.

[Grizzzly]

Ясно, спасибо. Как-то был опыт проектирования малогабаритных антенн для беспилотников. Представляю особенности канала, поэтому и возник вопрос по представленному методу.

[Fat Robot]

Почему ж только формирующий? По известной последовательности или по решениям оценивание ИХ канала, оцениваете смещение по частоте, в регенераторе формируете сигнал с кам4 после канала и смещения на стороне приемника, вычитаете из исходного принятого, получаете в остатке сигнал с кам16, с ним поступаете так же.

Можно сделать несколько итераций, можно делать совместное оценивание. Все хорошо, а местами даже прекрасно работает

См. в качестве отправной точки: Successive interference cancellation.

Пик-фактор суммы двух этих сигналов вырастет незначительно.

а вот никак. принимается решение по QAM4, затем их снова на формирующий фильтр и вычитается из основного созвездия.

[des00]

Почему ж только формирующий? По известной последовательности или по решениям оценивание ИХ канала, оцениваете смещение по частоте, формируете сигнал с кам4 после канала и смещения на стороне приемника, вычитаете из исходного принятого, получаете в остатке сигнал с кам16, с ним поступаете так же.

Если до этого не было сделано компенсации несущей, тактовой, эквалайзирования канала, то да, вы правы.

Можно сделать несколько итераций, можно делать совместное оценивание. Все хорошо, а местами даже прекрасно работает

Не спорю что это работает, но как вы правильно заметили, местами. И эти места явно не движущийся беспилотник.

Пик-фактор суммы двух этих сигналов вырастет незначительно.

Может быть, без измерений мне сложно судить.

Во избежание недоразумений, я же правильно понимаю, речь идет о соединении точка-точка, в котором данное созвездие формируется в одном передатчике на одной антенне ? Или речь идет о MIMO системе ? Я рассматриваю первый вариант.

представляю особенности канала, поэтому и возник вопрос по представленному методу.

Поройте тему использования преобразования Адамара, для упаковки двух логических каналов в один радиопоток. ЕМНИП позволяет поднять скорость в 1,5 раза, при проигрыше в ~1.2 дб (в режиме QPSK).

[Fat Robot]

Об этом вы можете судить без измерений?

И эти места явно не движущийся беспилотник.

Cf qpsk = 1
Cf qam16 = 1.3

[des00]

Об этом вы можете судить без измерений?

Cf qpsk = 1
Cf qam16 = 1.3

Очень странные цифры. Получается что пикфактор QPSK лучше чем у синусоиды. Хотя здесь : http://en.wikipedia.org/wiki/Crest_factor утверждают что пикфактор QPSK = 0дб(!!!) Можете привести обоснование этих цифр?

Из моего опыта, пикфактор стандартного QPSK, со скруглением ~25%, сформированного при 4 отсчетах на символ составляет величину порядка 6дб, QAM16 ЕМНИП порядка 7дб. В итоге, при одном и том же уровне интермодуляционных искажений передатчика, на QAM16 приходиться снижать мощность излучения, со всеми вытекающими.

И в пикфактор в беспилотнике это дополнительная фенечка, основные проблемы там растут из другой области.

[Fat Robot]

См. ref [4] из приведённой вами же статьи из википедии.

Что до проблем беспилотников, то, наверное, нет смысла напускать туману. Знаете - так говорите, не знаете - так gtfo.

Хотя здесь : http://en.wikipedia.org/wiki/Crest_factor утверждают что пикфактор QPSK = 0дб(!!!) Можете привести обоснование этих цифр?

И в пикфактор в беспилотнике это дополнительная фенечка, основные проблемы там растут из другой области.

[des00]

См. ref [4] из приведённой вами же статьи из википедии.

Спасибо посмотрю. Завтра выложу модель в симулинке для измерения пикфактора классических созвездий, любой сможет проверить кто из нас прав.

Что до проблем беспилотников, то, наверное, нет смысла напускать туману. Знаете - так говорите, не знаете - так gtfo.

какой туман? нестационарный канал с подвижным объектом на больших дальностях и малых углах возвышения антенн . все очевидно.

ЗЫ. Судя по всему по ссылке книга и она за денежку. Не поделиться ли кто ? Очень интересно как авторы получили отношение пиковой мощности QPSK к средней 1дб. Даже если банально поставить в квадратуры последовательность 10101 и дать скругление 100% (банальный BPSK синус) пикфактор составит 3дб.
ЗЗЫ. С википеидей то все понятно, там умник считает пикфактор по созвездию в домене 1 отчет на символ. Не задаваясь вопросом как он будет его передавать в эфире. А вот что сделали авторы книги, очень интересно.

UPD. Рассмотрим простой пример : классический КАМ16. Точки созвездия 1+1i, 1+3i, 3+1i, 3+3i. Мощность точек(Re^2+Im^2) = 2, 10, 10,18 соответственно. Средняя мощность (2+10+10+18)/4 = 10, пиковая 18. Пикфактор самого созвездия 10*log(18/10) = 2.55дб. Это в домене 1 отсчет на символ. Либо авторы документа, на который вы ссылаетесь, используют специальное кодирование, которое снижает пикфактор, либо они изобрели компрессор пикфактора.

[andyp]

Вам FatRobot цифры в разах привел

Для ненормированного созвездия (16QAM):

Ppeak = 3^2 + 3^2;
Pav = (4*18 + 8*10 + 4*2)/16;

PAPR = Ppeak/Pav = 1.8;

CF = sqrt(PAPR) ~ 1.3

Про влияние RRC на пик-фактор можно почитать здесь:

Сообщение отредактировал andyp - Oct 26 2014, 19:19

Прикрепленные файлы

 ISCCSP.2008.4537340.pdf ( 648.78 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47
 0602Seybold50.pdf ( 90.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 41

 

[Fat Robot]

Немного не дотянули до результата:


Фильтры и скругление - это уже совершенно другая тема.

А насчет нестационарности, так это не так страшно. Оценивайте время стационарности по значению допплеровского раширения и выбирайте коэффициенты и/или интервалы для оценщиков ИХ канала и в зависимости от этого времени. Плюс разнесенный прием. Это не проблемы вовсе.

Спасибо, andyp

[Dr.Alex]

К сож. не разбирался c исходной проблемой топика ввиду её бессмысленности,
а вот насчёт пикфактора хотелось бы прокомментировать.

А есть вообще адекватное определение пикфактора??
Вот тут кто-то пишет что это отношение максимального к среднему, но с этим я никак согласиться не могу.
Точнее говоря, определение-то можно ввести любое, просто оно может оказаться бесполезным, как это и произошло.

Пример::

Каков пикфактор белого шума?? В соответствии с этим определением он бесконечен.
Спросите, а какой смысл об этом говорить? Большой. ОФДМ-сигнал приближается к белому шуму тем ближе, чем больше несущих. А их всегда достаточно много, например 256 или 1024.
Итак, пикфактор ОФДМ может быть сколь угодно велик, но что толку, если "самый максимальный максимум", который вы будете делить на среднее, будет случаться раз в час? (Ближе к реальности — в каждом десятом пакете FEC, например).
Учитывать такие редкие пики никакого смысла нет. Значит, за "пик" нужно принять что-то другое.

[Fat Robot]

Рассказ про то, какие пики надо учитывать, а какие нет, с глубочайшим интересом выслушают на сертификационных испытаниях передающего тракта.

При рассмотрении сложных СКК строится функция распределения вероятности пиковой амплитуды или мощности передаваемого сигнала. Это является отправной точкой при построении схем CFR, которые по сути уменьшают ширину ненулевой области PDF при контроллируемой EVM.

Для простых же видов модуляции значение пик-фактора является вполне адекватной мерой: например для кам16 PDF еще будет ненулевым при значении вероятности 0.25.

Учитывать такие редкие пики никакого смысла нет.

[thermit]

К сож. не разбирался c исходной проблемой топика ввиду её бессмысленности,
а вот насчёт пикфактора хотелось бы прокомментировать.

А есть вообще адекватное определение пикфактора??
Вот тут кто-то пишет что это отношение максимального к среднему, но с этим я никак согласиться не могу.
Точнее говоря, определение-то можно ввести любое, просто оно может оказаться бесполезным, как это и произошло.

Пример::

Каков пикфактор белого шума?? В соответствии с этим определением он бесконечен.
Спросите, а какой смысл об этом говорить? Большой. ОФДМ-сигнал приближается к белому шуму тем ближе, чем больше несущих. А их всегда достаточно много, например 256 или 1024.
Итак, пикфактор ОФДМ может быть сколь угодно велик, но что толку, если "самый максимальный максимум", который вы будете делить на среднее, будет случаться раз в час? (Ближе к реальности — в каждом десятом пакете FEC, например).
Учитывать такие редкие пики никакого смысла нет. Значит, за "пик" нужно принять что-то другое.

фигассе?
у белого шума (у которого бесконечная полоса ) действительно бесконечный пик-фактор.
офдм, конечно имеет большой пф, но совсем не сколь угодно. полоса-то ограничена. так что за пик принимают именно пик. ибо посчитать его никакой проблемы не составляет.

[petrov]

офдм, конечно имеет большой пф, но совсем не сколь угодно. полоса-то ограничена. так что за пик принимают именно пик. ибо посчитать его никакой проблемы не составляет.

Хвосты у гауссовкого колокольчика в зависимости от частоты не обрезаются.

[Dr.Alex]

Рассказ про то, какие пики надо учитывать, а какие нет, с глубочайшим интересом выслушают на сертификационных испытаниях передающего тракта.

Стёб совершенно неуместен. """на сертификационных испытаниях""" величина пикфактора по вышеуказанному определению будет мне известна совершенно точно по простой причине:: в любой системе с высоким пикфактором пики срезаются на известном уровне сразу после формирования сигнала.

[des00]

Завтра выложу модель в симулинке для измерения пикфактора классических созвездий, любой сможет проверить кто из

Модель в приложении. Результаты КАМ16 скругление 25% Пикфатор ~6.7дб, 100% ~5.7дб

Вам FatRobot цифры в разах привел
CF = sqrt(PAPR) ~ 1.3

Понятно. Привык все делать в дб, т.к. точка децибельного сжатия усилителя в разах не определяется 20*log(1.3) = 2.27дб.

Про влияние RRC на пик-фактор можно почитать здесь:

Быстрее модель скидать и самому убедиться

Немного не дотянули до результата:

В децибелах что 20*log из корня, что 10*log из квадрата дают одинаковый результат.

Фильтры и скругление - это уже совершенно другая тема.

Ну почему, речь идет о реальной системе связи или сферическом созвездии в вакууме? Если о реальной системе, то ИМХО нужно оценивать коэффициент системы, а не параметры конкретных частей.

А насчет нестационарности, так это не так страшно. Оценивайте время стационарности по значению допплеровского раширения и выбирайте коэффициенты и/или интервалы для оценщиков ИХ канала и в зависимости от этого времени. Плюс разнесенный прием. Это не проблемы вовсе.

Практика показывает обратное. Не видно российских модемов для БПЛА с параметрами хотя бы 10 мегабит на 250км, 2-4 мегабита на 50-70км есть, а дальше все. Было бы все так просто их был бы уже вагон и маленькая тележка. Слишком быстро меняется канал, модуляции выше 8PSK редкость. А в статье ТС предлагается КАМ16, да еще и с пониженной энергетикой.

офдм, конечно имеет большой пф

ЕМНИП ПФ классического OFDM порядка 9-10дб. Находил статью, как с помощью преобразования Адамара его можно снизить до 3-4дб.

Стёб совершенно неуместен. """на сертификационных испытаниях""" величина пикфактора по вышеуказанному определению будет мне известна совершенно точно по простой причине

На сертификации смотрят ПФ? Всегда считал что смотрят маски спектра по интермодуляционным искажениями.

Прикрепленные файлы

 modulator_crest.zip ( 7.95 килобайт ) Кол-во скачиваний: 13

 

[Dr.Alex]

На сертификации смотрят ПФ?

Понятия не имею, это вопрос к другому аффтару.. :-р

[andyp]

А в статье ТС предлагается КАМ16, да еще и с пониженной энергетикой.

Статья не впечатлила. Возникло несколько вопросов:

1. Почему, если хочется, чтобы часть бит была более помехозащищенной, не использовать 64QAM с маппером Грея и не маппить второй источник в более защищенные биты. Демодулятор будет проще. Сравнительных картинок нет?
2. Чем предложенный подход с регулировкой относительной мощности созвездий лучше обычной адаптивной модуляции-кодирования?
3. Почему бы не сделать передачу потоков данных 1 и 2 ортогональной по времени-частоте-коду? Чем это хуже предложенного в статье варианта?

[Dr.Alex]

Статья не впечатлила. Возникло несколько вопросов:

1. Почему, если хочется, чтобы часть бит была более помехозащищенной, не использовать 64QAM с маппером Грея и не маппить второй источник в более защищенные биты. Демодулятор будет проще. Сравнительных картинок нет?

А по-вашему созвездия мапятся "подряд"?
"Грей" это сильно сказано, но мапятся они так чтобы у соседних векторов было как можно меньше различий в битах.

По остальным пунктам не понял ничё.

[KalashKS]

А по-вашему созвездия мапятся "подряд"?
"Грей" это сильно сказано, но мапятся они так чтобы у соседних векторов было как можно меньше различий в битах.

По остальным пунктам не понял ничё.

В том же DVB-T такая схема используется. Из шести бит, переносимых символом КАМ64 старшие два кодируют квадрант, а младшие 4 формируют созвездия КАМ16 внутри квадранта. Для разделения потоков ремодуляция не нужна. Все операции выполняются над отсчетом комплексной амплитуды символа.
1. Демодулируется созвездие ФМ-4.
2. Система координат смещается в центр соответствующего квадранта, поворачивается в зависимости от его номера и растягивается с нужным коэффициентом.
3. Демодулируется созвездие КАМ16. (При желании путем повторения пп.1-2.)

Сообщение отредактировал KalashKS - Oct 27 2014, 09:05

[Fat Robot]

Речь пока шла только о созвездии. Фильтры - это уже ваши домыслы/догадки.

Что касается российских модемов, то, как мне кажется, сложности лежат вне инженерно-технической сферы.

Ну почему, речь идет о реальной системе связи или сферическом созвездии в вакууме?

Практика показывает обратное. Не видно российских модемов для БПЛА с параметрами хотя бы 10 мегабит на 250км, 2-4 мегабита на 50-70км есть, а дальше все.

[andyp]

А по-вашему созвездия мапятся "подряд"?
"Грей" это сильно сказано, но мапятся они так чтобы у соседних векторов было как можно меньше различий в битах.

По остальным пунктам не понял ничё.

Я вот тоже не понял ниче из того, что Вы написали. Но, думаю, это ниче.

[des00]

Речь пока шла только о созвездии. Фильтры - это уже ваши домыслы/догадки.

В документе представленном ТС речь шла о системе связи с БПЛА, а именно о предложении использования КАМА в КАМЕ в системе связи с БПЛА. Вы сводите задачу к сферическому коню в вакууме.

Что касается российских модемов, то, как мне кажется, сложности лежат вне инженерно-технической сферы.

ИМХО вам это только кажется.

1. Почему, если хочется, чтобы часть бит была более помехозащищенной, не использовать 64QAM с маппером Грея и не маппить второй источник в более защищенные биты. Демодулятор будет проще. Сравнительных картинок нет?

В итоге вы получите более защищенный и менее защищенный канал. Но с более низкой энергетикой обоих, если сравнивать с излучением только QPSK. т.к. вам придется снизить мощность излучения и вы сами добавили дополнительный шум в свои созвездия (в статье об этом кстати сказано и продемонстрировано).

2. Чем предложенный подход с регулировкой относительной мощности созвездий лучше обычной адаптивной модуляции-кодирования?

ИМХО в контексте БПЛА ничем.

3. Почему бы не сделать передачу потоков данных 1 и 2 ортогональной по времени-частоте-коду? Чем это хуже предложенного в статье варианта?

А инновацию в умный журнал кто будет писать ? ))

[Kluwert]

1. Почему, если хочется, чтобы часть бит была более помехозащищенной, не использовать 64QAM с маппером Грея и не маппить второй источник в более защищенные биты. Демодулятор будет проще. Сравнительных картинок нет?
2. Чем предложенный подход с регулировкой относительной мощности созвездий лучше обычной адаптивной модуляции-кодирования?
3. Почему бы не сделать передачу потоков данных 1 и 2 ортогональной по времени-частоте-коду? Чем это хуже предложенного в статье варианта?

1. Ну так вы, де-факто, предлагаете идею, лежащую в основе trellis-кодирования. Только оно даёт заметный выигрыш при переходе от 4-позиц. созвездия к 8-позиционному. А дальше, по-сути, нифига. И ваш переход от 16-позиц аж к 64 (а почему не 32?) даст практически нулевой эффект, статей на эту тему море;
2. проще;
3. А типа QPSK - это не есть, по-сути, набор ортогональных гармоник, или вы что-то другое хотели сказать?

Да и вообще, нашли что читать, третьесортная статейка какого-то студента или аспиранта, которому нужно "набрать материала" для диссера. В нашей стране, увы, уже давно нет науки, в т.ч. науки о связи. Остались только те, кто либо свалили, или удачно пристроились на регулярные западные гранты/контракты. Когда-то были у нас свои Найквисты и Витерби, сейчас нет и не предвидется. И вообще вам мой совет, не тратьте время на статьи, на которые стоит меньше 30-40 ссылок, в пустую время потратите.

Сообщение отредактировал Kluwert - Nov 5 2014, 09:10

[andyp]

1. Ну так вы, де-факто, предлагаете идею, лежащую в основе trellis-кодирования. Только оно даёт заметный выигрыш при переходе от 4-позиц. созвездия к 8-позиционному. А дальше, по-сути, нифига. И ваш переход от 16-позиц аж к 64 (а почему не 32?) даст практически нулевой эффект, статей на эту тему море;

64 QAM там было для того, чтобы обеспечить передачу такого же количества бит, как и у авторов статьи (по 3 бита на квадратуру). Просто предложил то, что легче демодулировать и работающее примерно так же. Разумеется, я читал статьи Витерби про pragmatic QAM modulation, книги и статьи других авторов по TCM. Я не понимаю, почему то, что описано в статье вообще предлагается в 2014, будто не было работ Ungerboeck и других в 80х.

На счет TCM авторам еще додуматься надо, так как других они не читают.

3. А типа QPSK - это не есть, по-сути, набор ортогональных гармоник, или вы что-то другое хотели сказать?

Хотел сказать, что например разделенная по времени передача бит из одного источника, а затем передача бит из другого источника приведет к лучшим результатам. Ну или передача каждого источника в отдельных полосах. Сигналы станут ортогональными, издержек при разделении не будет.

Да и вообще, нашли что читать, третьесортная статейка какого-то студента или аспиранта, которому нужно "набрать материала" для диссера. В нашей стране, увы, уже давно нет науки, в т.ч. науки о связи. Остались только те, кто либо свалили, или удачно пристроились на регулярные западные гранты/контракты. Когда-то были у нас свои Найквисты и Витерби, сейчас нет и не предвидется. И вообще вам мой совет, не тратьте время на статьи, на которые стоит меньше 30-40 ссылок, в пустую время потратите.

Про российскую науку ничего не знаю. Я инженер. Притащили в форум - ради любопытства глянул.

[Fat Robot]

За вашим авторством, я так понимаю, статьи исключительно с высочайшим индексом цитирования.

И вообще вам мой совет, не тратьте время на статьи, на которые стоит меньше 30-40 ссылок, в пустую время потратите.

[Kluwert]

За вашим авторством, я так понимаю, статьи исключительно с высочайшим индексом цитирования.

Представьте, имеются. Ещё вопросы?

[Fat Robot]

Исходя из того, что вы пишите на этом форуме, у меня к вам такой вопрос:

Какой анекдот лучше подходит к вашим заявлениям со статьями и индексами цитирования:
- про джентельменов, играющих в 21: "И тут мне поперло.."
или
- про старичка у доктора: ".. И вы говорите."
?

Спасибо.

Представьте, имеются. Ещё вопросы?