анализ параметров сигналов, алгоритм анализа сигналов Опции

[Anton1990]

Всем добрый день.
Есть оцифрованная полоса шириной примерно 100 МГц. В ней куча сигналов. Количество неизвестно, сигнал шум различный, ширина сигналов различная. В общем это сигналы со спутника. Частота дискретизации известна, промежуточная частота известна (140 М). Необходимо узнать параметры каждого сигнала (символьная скорость, несущая частота). Если кто сталкивался опишите алгоритм плиз.
Заранее спасибо за ответы.

[Grizzzly]

Необходимо узнать параметры каждого сигнала (символьная скорость, несущая частота).

Как это вы для сигнала на ПЧ собираетесь узнать несущую? )) Это невозможно. Если только определив по виду модуляции и ширине спектра систему, к которой он относится. Насколько я понимаю, все возможные сигналы вам известны, только необходимо определить, какие именно присутствуют в данной записи. Ну или узнайте частоты гетеродинов, осуществляющих перенос.
Посмотрите чуть ниже топики по классификации модуляции. При хорошем сигнал/шум тактовую можно найти возведением сигнала в соответствующую степень. Либо использовать более сложные приемы (например, Ciblat P., Loubaton P., Serpedin E., Giannakis G. B. "Asymptotic analysis of blind cyclic
correlation-based symbol-rate estimators"), как делают при оценке неизвестной тактовой для дальнейшего определения созвездия.

Сообщение отредактировал Grizzzly - Nov 7 2015, 17:58

[Serg76]

Как это вы для сигнала на ПЧ собираетесь узнать несущую? ))

Скорее всего имелось ввиду следующее: сигнал с радиодиапазона перенесен вниз и оцифрован по ПЧ, т.е. В итоге получаем baseband с кучей элементарных сигналов в нем, частоты отстройки которых (положительные или отрицательные) и надо определить, а далее, зная частоту переноса, пересчитать эти отстройки в частоты радиодиапазона.

[Grizzzly]

Скорее всего имелось ввиду следующее: сигнал с радиодиапазона перенесен вниз и оцифрован по ПЧ, т.е. В итоге получаем baseband с кучей элементарных сигналов в нем, частоты отстройки которых (положительные или отрицательные) и надо определить, а далее, зная частоту переноса, пересчитать эти отстройки в частоты радиодиапазона.

Да, я потом отредактировал сообщение, написав про гетеродины.
Тогда можно построить спектр (грубая оценка отстроек), если каналы не перекрываются, то можно их рассмотреть по отдельности. Выделив соответствующий каждому сигналу диапазон полосовым фильтром (либо снести в ноль и выделить ФНЧ), оценить тактовую. Как-то так.

Сообщение отредактировал Grizzzly - Nov 7 2015, 19:01

[Serg76]

Да, я потом отредактировал сообщение, написав про гетеродины.
Тогда можно построить спектр (грубая оценка отстроек), если каналы не перекрываются, то можно их рассмотреть по отдельности. Выделив соответствующий каждому сигналу диапазон полосовым фильтром (либо снести в ноль и выделить ФНЧ), оценить тактовую. Как-то так.

Так и есть, примерные алгоритмы расписаны в соседней ветке, ссылку Вы приводили

[Anton1990]

Скорее всего имелось ввиду следующее: сигнал с радиодиапазона перенесен вниз и оцифрован по ПЧ, т.е. В итоге получаем baseband с кучей элементарных сигналов в нем, частоты отстройки которых (положительные или отрицательные) и надо определить, а далее, зная частоту переноса, пересчитать эти отстройки в частоты радиодиапазона.

Совершенно верно. Думал что это понятно. Вопрос в том что делать для определения символьной скорости и несущей каждого из сигналов.

Да, я потом отредактировал сообщение, написав про гетеродины.
Тогда можно построить спектр (грубая оценка отстроек), если каналы не перекрываются, то можно их рассмотреть по отдельности. Выделив соответствующий каждому сигналу диапазон полосовым фильтром (либо снести в ноль и выделить ФНЧ), оценить тактовую. Как-то так.

Ну это все в ручном режиме приемлемо. Задача такова: оцифровали полосу, нажали кнопку. подождали, получили список сигналов с определенными скоростями и несущими частотами. Подобное имеется практически во всех спутниковых приемниках. Там ведь нет необходимости вручную выделять сигнал, смещать в ноль, выбирать фильтр, оценивать символьную скорость.

[Serg76]

Подобное имеется практически во всех спутниковых приемниках. Там ведь нет необходимости вручную выделять сигнал, смещать в ноль, выбирать фильтр, оценивать символьную скорость.

Ничего такого подобного в типовом спутниковом ресивере нет, да и нет в этом необходимости. Настраивается он именно в ручную с выбором модуляции , символьной скорости и несущей, формирующего фильтра и т.д. Да, конечно же, в нем есть и подстройка несущей и символьной, но так, чтобы автоматически производить их оценку, такового, увы, нет.

[Grizzzly]

Ну это все в ручном режиме приемлемо. Задача такова: оцифровали полосу, нажали кнопку. подождали, получили список сигналов с определенными скоростями и несущими частотами. Подобное имеется практически во всех спутниковых приемниках. Там ведь нет необходимости вручную выделять сигнал, смещать в ноль, выбирать фильтр, оценивать символьную скорость.

Тогда нужно идти по частоте с определенным шагом, задать некий порог, превышение которого будет соответствовать наличию сигнала. При этом же иметь набор фильтров для различных полос. Наверное, можно найти описание алгоритмов для ресиверов: blind scan, blind search, blind detection...
Если вам заранее известны возможные комбинации несущих и символьных - это идеально. Проверяете только все эти варианты.

UPD.
Вот такой патент попался: http://patentimages.storage.googleapis.com...s/US7684467.pdf

И такое: http://www.dvbviewer.com/griga/TransEdit%2....html#BlindScan
Поиск по заданному набору символьных и диапазону.

Сообщение отредактировал Grizzzly - Nov 8 2015, 09:50

[Grizzzly]

Ничего такого подобного в типовом спутниковом ресивере нет, да и нет в этом необходимости. Настраивается он именно в ручную с выбором модуляции , символьной скорости и несущей, формирующего фильтра и т.д. Да, конечно же, в нем есть и подстройка несущей и символьной, но так, чтобы автоматически производить их оценку, такового, увы, нет.

У меня подобный телевизор LG: https://otvet.imgsmail.ru/download/4afbb208...4ebd0c8_h-5.jpg Там можно при настройке цифровых каналов выбрать слепой поиск. До этого пользовался внешним ресивером DVB-C, там выбирал вручную несущие, модуляцию.

[Serg76]

У меня подобный телевизор LG: https://otvet.imgsmail.ru/download/4afbb208...4ebd0c8_h-5.jpg Там можно при настройке цифровых каналов выбрать слепой поиск. До этого пользовался внешним ресивером DVB-C, там выбирал вручную несущие, модуляцию.

Хорошо, что из всей той кучи сигналов, о которых спрашивает ТС, сможет классифицировать Ваш телевизор, кроме DVB подобных систем, что делать с остальными? Диапазон символьных скоростей может варьироваться от нескольких килогерц до десятков мегагерц, системы различаются по типу доступа, модуляции, типу оборудования, соотношению С/Ш. Вся эта "бытовуха" настроена на поиск определенного класса сигналов, шаг вправо-влево и тупик. Взять тот же Comtech, Paradise, Hughes, Gilat и др. , нет в их модемах автоматического классификатора.

[stealth-coder]

Такие задачи вполне решаемы, знаю несколько реализаций:
1. Определить наличие сигнала и грубо оценить полосу сигнала по спектру, предварительно спектр обычно усредняют на довольно большом промежутке и полученный амплитудный спектр сглаживают НЧ-фильтром для облегчения оценки.
2. Обнаруженный сигнал выфильтровывается из группового в соответствие с грубой оценкой полосы.
3. БольшАя часть спутниковых сигналов имеют фазовую модуляцию, поэтому методом гармонического анализа оценивается частотная расстройка для оценки номинала несущей, тактовая частота и позиционность модуляции.

Суть гармонического анализа сводится к умножению сигнала самого на себя (например, сигнал ФМ-2 умноженный сам на себя, превращается "почти в гармонику", т.к. фазовые сдвиги на 180 градусов становятся сдвигами в 360 градусов) до получения спектра, содержащего 3 ярко выраженных гармоники - центральная (по ней оценивается несущая) и 2 боковые, расстояние между каждой из боковых и центральной указывает на тактовую частоту, позиционность модуляции определяется по количеству умножений сигнала на самого себя (1 умножения - ФМ-2, 2 умножения - ФМ-4 и т.д.).

Многие спутниковые сигналы соответствуют определенным стандартам и могут быть определены по своим особенностям (наличие фиксированных преамбул и т.п.).

Приведенный алгоритм достаточно грубый и должен быть проработан глубже в соответствие с решаемой задачей, качественная реализация потребует 3-6 месяцев работы достаточно квалифицированного разработчика.

[Anton1990]

Ничего такого подобного в типовом спутниковом ресивере нет, да и нет в этом необходимости. Настраивается он именно в ручную с выбором модуляции , символьной скорости и несущей, формирующего фильтра и т.д. Да, конечно же, в нем есть и подстройка несущей и символьной, но так, чтобы автоматически производить их оценку, такового, увы, нет.

Ошибаетесь. Есть. Сам видел. Жмешь кнопку сканировать. Ждешь пару-тройку минут. Выскакивает таблица сигналов со значением частоты, символки, вида модуляции, помехоустойчивый код. Анализируется вся полоса в 1 ГГц. Выбираешь желаемый сигнал. Далее по обстоятельствам: смотришь, слушаешь и.д. Вот и мне хочется сделать что-то подобное.

[Grizzzly]

Ошибаетесь. Есть. Сам видел. Жмешь кнопку сканировать. Ждешь пару-тройку минут. Выскакивает таблица сигналов со значением частоты, символки, вида модуляции, помехоустойчивый код. Анализируется вся полоса в 1 ГГц. Выбираешь желаемый сигнал. Далее по обстоятельствам: смотришь, слушаешь и.д. Вот и мне хочется сделать что-то подобное.

Что-то подобное?
http://www.zds-fr.com/upload/docs/050635-f...ed2r2-csa-w.pdf

[Serg76]

Ошибаетесь. Есть. Сам видел. Жмешь кнопку сканировать. Ждешь пару-тройку минут. Выскакивает таблица сигналов со значением частоты, символки, вида модуляции, помехоустойчивый код. Анализируется вся полоса в 1 ГГц. Выбираешь желаемый сигнал. Далее по обстоятельствам: смотришь, слушаешь и.д. Вот и мне хочется сделать что-то подобное.

В типовом спутниковом модеме? Вы представляете сколько он будет стоить, если даже обычный фирменный модем с начальным набором опций стоит порядка 15 ... 20 k$, да и зачем это все в нем? То, о чем Вы говорите представляет собой специфическую станцию анализа в автоматизированных системах радиоконтроля.

[Grizzzly]

И продолжение: http://www.ard-satcom.ru/files/dubna%20201...y%202015%20.pdf
Только, насколько я понимаю, имеется база данных систем, на основании которой производится поиск.

Это довольно сложное устройство, стоящее огромных денег.

[Anton1990]

Что-то подобное?
http://www.zds-fr.com/upload/docs/050635-f...ed2r2-csa-w.pdf

То что я видел было "маде ин раша" в виде платы pciexpress. По функционалу наверное аналогично.

В типовом спутниковом модеме? Вы представляете сколько он будет стоить, если даже обычный фирменный модем с начальным набором опций стоит порядка 15 ... 20 k$, да и зачем это все в нем? То, о чем Вы говорите представляет собой специфическую станцию анализа в автоматизированных системах радиоконтроля.

Ну это не типовой спутниковый модем.

[Serg76]

Ну это не типовой спутниковый модем.

Это же Ваши слова

Задача такова: оцифровали полосу, нажали кнопку. подождали, получили список сигналов с определенными скоростями и несущими частотами. Подобное имеется практически во всех спутниковых приемниках.

[Anton1990]

Это же Ваши слова

Не будем придираться. Я имел ввиду в "необычный" модемах.

[Serg76]

Ошибаетесь. Есть. Сам видел. Жмешь кнопку сканировать. Ждешь пару-тройку минут. Выскакивает таблица сигналов со значением частоты, символки, вида модуляции, помехоустойчивый код. Анализируется вся полоса в 1 ГГц. Выбираешь желаемый сигнал. Далее по обстоятельствам: смотришь, слушаешь и.д. Вот и мне хочется сделать что-то подобное.

Более подробные характеристики можете привести? Что-то у меня сомнения насчет пары-тройки минут с полосой в 1 ГГц. Да, и есть ли возможность залить куда-нибудь саму реализацию сигнала?

[Grizzzly]

Более подробные характеристики можете привести? Что-то у меня сомнения насчет пары-тройки минут с полосой в 1 ГГц. Да, и есть ли возможность залить куда-нибудь саму реализацию сигнала?

В том французском приборе полоса 1.2 ГГц, время анализа одного сигнала 2 секунды. Так что вполне могут быть такие временные затраты.

[Serg76]

В том французском приборе полоса 1.2 ГГц, время анализа одного сигнала 2 секунды. Так что вполне могут быть такие временные затраты.

В том то и дело 2 сек на один элементарный сигнал, а сколько их поместилось в 1,2 ГГц, скорее всего сотни? 2 сек верю, но это среднестатистическое время классификации одного элементарного сигнала к примеру в полосе одного транспондера 36/72 МГц, а может и меньше и сколько этих транспондеров поместится в полосе 1,2 ГГц. Вот здесь http://www.stc-spica.ru/index.php?option=c...ex&Itemid=7 среднее время сканирования одного излучения 3 сек в диапазоне символьных скоростей от 19200 Гц до 10 МГц

[Anton1990]

Более подробные характеристики можете привести? Что-то у меня сомнения насчет пары-тройки минут с полосой в 1 ГГц. Да, и есть ли возможность залить куда-нибудь саму реализацию сигнала?

Не надо так однозначно относиться к примеру "пара-тройка" минут. Ну пусть четыре минуты - ведь это ничего не меняет. Да и к тому же время зависит от компьютера куда вставлена железяка. У меня она была в кардинально разных по производительности компьютерах - время анализа отличалось на минуту-полторы (опять же не придирайтесь ).

Этой железяки у меня уже нет. Так что характеристик привести не смогу. Да и откровенно говоря ни названия ни характеристик приводить не стал бы. Причины надеюсь понятны: СКРТНо.

[Serg76]

Не надо так однозначно относиться к примеру "пара-тройка" минут. Ну пусть четыре минуты - ведь это ничего не меняет. Да и к тому же время зависит от компьютера куда вставлена железяка. У меня она была в кардинально разных по производительности компьютерах - время анализа отличалось на минуту-полторы (опять же не придирайтесь ).

Этой железяки у меня уже нет. Так что характеристик привести не смогу. Да и откровенно говоря ни названия ни характеристик приводить не стал бы. Причины надеюсь понятны: СКРТНо.

Да я не начинал еще придираться, Вы среднепотолочные данные и фантазии насчет обычных/необычных приемников не приводите. Сколько, по-Вашему, элементарных сигналов поместиться в полосе 1 ГГц? Несколько сотен и каждая с временем анализа 2...3 сек, ну и каково итоговое время сканирования, никак не 2,3 и даже 4 минуты, простая арифметика.

Для примера, согласно той ссылке, что я приводил, среднее время анализа одного излучения 3 сек в диапазоне символьных скоростей от 19,2 до 10000 кГц. Возьмем среднее значение sqrt(19200*10000000) = 438178, с учетом Roloff фильтра, допустим поправочный к-нт 1,5, получаем полосу, занимаемую одним излучением 657267. Тогда общее число излучений в полосе 1 ГГц будет 1521, пусть будет 1500. Допустим даже, что ретранслятор загружен на 50%, значит берем половину 750. Общее время анализа 750*3 сек/60 сек ~ 38 минут. 40 минут, Карл!!! и это без учета других накладных расходов.

[Anton1990]

Да я не начинал еще придираться, Вы среднепотолочные данные и фантазии насчет обычных/необычных приемников не приводите. Сколько, по-Вашему, элементарных сигналов поместиться в полосе 1 ГГц? Несколько сотен и каждая с временем анализа 2...3 сек, ну и каково итоговое время сканирования, никак не 2,3 и даже 4 минуты, простая арифметика.

Откуда несколько сотен? Смотря какой спутник. Я видел до сотни сигналов с шириной от 10к до 40М. Почему 2..3 сек? Если компутер мощный, то значительно быстрее. Вот и вся арифметика. Давайте прекращать спорить. Незачем. Тема была открыта не для этого.

[Serg76]

Откуда несколько сотен? Смотря какой спутник. Я видел до сотни сигналов с шириной от 10к до 40М. Почему 2..3 сек? Если компутер мощный, то значительно быстрее. Вот и вся арифметика. Давайте прекращать спорить. Незачем. Тема была открыта не для этого.

Я тоже много чего видел и утверждаю, что, как правило, несколько сотен, по символьным скоростям согласен. 2...3 сек по той ссылке, что я приводил + ссылка от Гризли. от компьютера , естественно, тоже зависит, но не на порядок.

[serjj]

Могу предложить следующую схему для оценки несущих частот смеси полосовых сигналов в некотором входном частотном диапазоне, fs:


Ограничения метода. Максимальная полоса сигнала, Bw_max << fs. Минимальное расстояние между поднесущими, df_min > 2*Bw_max. Сигналы могут быть произвольными случайными процессами с симметричными спектрами, стационарными на этапе измерения.

Суть метода. Есть некоторая сканирующая частота, которая управляет входным гетеродином. Частота перестраивается в диапазоне 0...fs за некоторый период измерения T. Далее схема DDC сбрасывает сигнал с выхода гетеродина до символьной fd ~ (1.2 - 1.5)*4*Bw_max. После децимации сигнал поступает на вход (а) схемы слежения за центральной частотой (нижняя часть) и (б) схемы определения средней мощности в частотном диапазоне fs/4...3*fs/4 (верхняя часть). Схема (б) используется для определения того, что в диапазоне fs/4...3*fs/4 сигнала нет, присутствует только шум -> в этом случае выход схемы (а) будет давать правильную оценку центральной частоты сигнала в диапазоне -fs/4...fs/4. Зная, что сигнал был смещён входным гетеродином на текущее значение сканирующей частоты, можно вычислить результирующую центральную (несущую) частоту. По мере того, как сканирующая частота пробегает весь входной интервал, схема принятия решений определяет множество входных сигналов и их даёт оценку их несущих частот.

Идея приведена довольно грубо, но если её немного допилить, мне кажется можно получить некоторый простой сканирующий оценщик, при этом особых затрат ресурсов нет, как нет необходимости делать БПФ во всем входном частотном дипазоне. Про оценку символьной увы сказать ничего не могу

UPD. Поправил косяк в схеме.

Сообщение отредактировал serjj - Nov 8 2015, 17:45