Цифрровая связь на ЛЧМ, В порядке бреда Опции

[des00]

Доброго времени суток всем.

Рассмотрим 2 системы связи: QPSK - 100МГц и QAM16 - 50МГц.
Положим что мощность передатчика в обоих случаях одинакова. Тогда система с QPSK выиграет 6дб у QAM16, но проиграет 3дб по полосе. Итого выигрыш QPSK будет 3дб.

Положим теперь, что полоса радиоканала фиксирована и составляет 100МГц. Берем QAM16 50MHz, сжимаем его ЛЧМом до полосы 100МГц и разжимаем по приему обратно. В этом случае системы по энергетике будут равноценны. Профит тут в том, что полосу 50МГц обработать проще/дешевле, чем полосу 100МГц.

Правда я не совсем представляю как сделать такой приемник. Никто не встречал описаний реализаций подобных систем ?

[serjj]

В Гауссовом канале нет энергетической разницы между сигналом с базой=1 в полосе B и сигналом с базой=N в полосе N*B. При фильтрации с полосы B*N до полосы B можем принять, что мощность сигнала не изменяется (коэффициент передачи фильтра в полосе=1), а мощность шума за полосой падает на 10log10(N) следовательно snr вырастет на величину 10log10(N). При согласованной фильтрации и сжатии полосы в N раз амплитуда сигнала вырастет в N раз, а шума в sqrt(N), следовательно snr также вырастет на 10log10(N). В обоих случаях на выходе будет Гауссов канала с полосой B и одинаковым snr, не совсем понятно как тут можно выиграть.

[des00]

В обоих случаях на выходе будет Гауссов канала с полосой B и одинаковым snr, не совсем понятно как тут можно выиграть.

Энергетического выигрыша тут нет, как указал в первом сообщении профит заключается в требованиях к производительности вычислений. Что бы обрабатывать полосу 100МГц, нужны квадратурные АЦП/ЦАП порядка ~125МГЦ, в приемнике нужно интерполировать сигнал до ~250МГц(>=2.1*fsymb). Что требует соответствующих ПЛИС, ЦАП, АЦП. В случае с полосой 50МГц, все проще (и дешевле). ЛЧМ модулятор в аналоге сделать просто, а вот как сделать приемник, вот в чем вопрос.

[serjj]

Энергетического выигрыша тут нет

Пардон не так выразился. Разница в 3 дБ между QPSK/100 и QAM16/50 никуда не денется от произведения таких манипуляций. Потому что энергетика не поменяется.

[krux]

ЛЧМ модулятор в аналоге сделать просто

для радарных задач - да. для связных - нет. вам понадобится солидный запас по линейности, который простыми средствами обеспечить сложно.

[des00]

Разница в 3 дБ между QPSK/100 и QAM16/50 никуда не денется от произведения таких манипуляций. Потому что энергетика не поменяется.

У вас неправильны исходные рассуждения

нет энергетической разницы между сигналом с базой=1 в полосе B и сигналом с базой=N в полосе N*B

оба сигнала в полосе B, но в одном случае база = 1, в другом 2.

для радарных задач - да. для связных - нет. вам понадобится солидный запас по линейности, который простыми средствами обеспечить сложно.

Хмм, берем квадратурный модулятор, к нему ДДС с квадратурным выходом. Модуляторы есть на полосы до 1 ГГц. DDS, в данном примере может перестраиваться в диапазоне 0...50МГц. Не вижу сложности с модулятором.

[Corner]

Модуляторы есть на полосы до 1 ГГц. DDS, в данном примере может перестраиваться в диапазоне 0...50МГц. Не вижу сложности с модулятором.

Модуляторы есть на диапазоны до нескольких десятков ГигаГерц. Вопрос в требуемом качестве, которое надо подсчитать.

Выйгрыша в с/ш от сужения полосы не предвидится. Чем больше бит на единицу полосы приходится, тем с/ш только валится в соответствие с известной формулой. Профит разве лишь в самом сужении полосы.

Вместо ЧМ, как носителя, лучше использовать ФМ. Спектр ФМ равномернее А вместо второго уровня модуляции OFDM. Так как такая модуляция не требует ухищрений при борьбе с переотражениями.
При использовании квадратурного смесителя в приемнике, фаза, высчитанная с квадратур, даст OFDM. И вся эта конструкция помимо прочего будет очень стойкая к возможному Доплеру

Сообщение отредактировал Corner - Dec 5 2015, 14:51

[des00]

Модуляторы есть на диапазоны до нескольких десятков ГигаГерц. Вопрос в требуемом качестве, которое надо подсчитать.

Хмм. Вы не путаете диапазон гетеродина и полосу модулятора? мне пока не встречались квадратурные модуляторы на полосы больше 1 ГГц.

Профит разве лишь в самом сужении полосы.

Об этом речь и идет. Сделать на дешманском железе дальнобойные 200 мегабит в полосе 125МГц

[Grizzzly]

.

Сообщение отредактировал Grizzzly - Dec 5 2015, 15:05

[Corner]

Сделать квадратурный модулятор с полосой более 1 ГГц вообще не проблема.
ЦАП на несколько Гигавыборок в секунду делает TI. Текущие дешевые микросхемы дают полосу модулирующего сигнала 600 МГц, что дает в результате 1,2 ГГц на выходе.
Можно сформировать полосу с помощью нескольких модуляторов, нарезав ее на части. Всегда есть выход из положения. Тут вопрос к качеству полученного сигнала.
Автор не может 100 МГц осилить. Какой тут ГГц)))

[des00]

Сделать квадратурный модулятор с полосой более 1 ГГц вообще не проблема.
ЦАП на несколько Гигавыборок в секунду делает TI. Текущие дешевые микросхемы дают полосу модулирующего сигнала 600 МГц, что дает в результате 1,2 ГГц на выходе.
Можно сформировать полосу с помощью нескольких модуляторов, нарезав ее на части. Всегда есть выход из положения. Тут вопрос к качеству полученного сигнала.
Автор не может 100 МГц осилить. Какой тут ГГц)))

Кхм. Судя по всему на вас снизошёл поток сознания. Моя рад.
Но причем здесь эта тема? Не сочтите за наглость повторить третий раз: Интересует бюджетное дальнобойное решение на 200 мегабит, при полосе 125 МГц.

PS. Модем с цапом на 6 гиг и ацп 3 гига у меня работает на столе. Отдаю себе отчет в том, сколько это стоит и какой бюджет решения. А вот осознаете ли вы то, что написали?

[krux]

Хмм, берем квадратурный модулятор, к нему ДДС с квадратурным выходом. Модуляторы есть на полосы до 1 ГГц. DDS, в данном примере может перестраиваться в диапазоне 0...50МГц. Не вижу сложности с модулятором.

основная проблема в том что с ЛЧМ нельзя верить даташитам,
можно внезапно обнаружить что приведенные в даташите SFDR, SINAD, - на практике не будут соответствовать вашим ожиданиям.

[des00]

основная проблема в том что с ЛЧМ нельзя верить даташитам,
можно внезапно обнаружить что приведенные в даташите SFDR, SINAD, - на практике не будут соответствовать вашим ожиданиям.

Взял на заметку. Насколько я понимаю, ухудщение IEVM не увижу пока не сделаю демодулятор. И это возвращает нас к первоначальному вопросу : как сделать демодулятор Точнее как получить выигрыш по базе ЛЧМ, до АЦП.

[petrov]

В случае с полосой 50МГц, все проще (и дешевле).

Два синхронных приёмных канала по 50?

[KalashKS]

Рассмотрим 2 системы связи: QPSK - 100МГц и QAM16 - 50МГц.
Положим что мощность передатчика в обоих случаях одинакова. Тогда система с QPSK выиграет 6дб у QAM16, но проиграет 3дб по полосе. Итого выигрыш QPSK будет 3дб.

Положим теперь, что полоса радиоканала фиксирована и составляет 100МГц. Берем QAM16 50MHz, сжимаем его ЛЧМом до полосы 100МГц и разжимаем по приему обратно. В этом случае системы по энергетике будут равноценны.

Разве расширение спектра может дать энергетический выигрыш? Всегда рассматривал его как размазывание мощности по спектру для лучшей скрытности и борьбы с помехами.
В вашем случае QAM16, что с расширением, что без, должна проигрывать QPSK те же 3 дБ.

[mdmitry]

Правда я не совсем представляю как сделать такой приемник. Никто не встречал описаний реализаций подобных систем ?

По реализациям систем с ЛЧМ-сигналом.

Nanotron и Nanopan модуль.

Журналы:
БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №1 ’05, Владимир Артеев, Сергей Долгушин. Беспроводные сети NanoNET.
БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №3 ’06, Алексей Мощевикин. Исследование скорости передачи данных в беспроводных
сетях Nanonet.

Документы от Nanotron Technologies GmbH:
nanoNET TRX Transceiver (NA1TR8), Document ID: NA-03-0111-0239-2.08, Nanotron Technologies GmbH, Berlin, Germany
nanoPAN 5360-5361, Module Flyer, Document ID: NA-05-S-0010-1.01, Nanotron Tech-nologies GmbH, Berlin, Germany

[des00]

Два синхронных приёмных канала по 50?

На одном передатчике потеря энергетики -> делать 2 тракта передатчика. И в любом случае 2 тракта приемника. Дорого.

Разве расширение спектра может дать энергетический выигрыш? Всегда рассматривал его как размазывание мощности по спектру для лучшей скрытности и борьбы с помехами.
В вашем случае QAM16, что с расширением, что без, должна проигрывать QPSK те же 3 дБ.

Вы не учитываете базу сигнала. Для простоты посчитайте что вы приобретете если будете каждый символ, в классическом варианте передавать 2 раза.

По реализациям систем с ЛЧМ-сигналом.

Спасибо. Вот и тут тоже про специальную ЛЗ в приемнике написано

[KalashKS]

Вы не учитываете базу сигнала. Для простоты посчитайте что вы приобретете если будете каждый символ, в классическом варианте передавать 2 раза.

Я это вижу так:
Если символьную частоту ту же оставлю (то есть 50 Мсимв/с), то я таким образом уполовиню битовую скорость по сравнению с QPSK 100 Мсимв/с.
Если символьную удвоить до 100 Мсимв/с, сохраняя мощность, а потом соответствующие символы попарно просуммировать, то система по энергетике будет эквивалентна исходной QAM16 50 Мсимв/с, т.к. Es/N0 на выходе согласованного фильтра не изменится.

Сообщение отредактировал KalashKS - Dec 7 2015, 15:14

[des00]

Если символьную удвоить до 100 Мсимв/с, сохраняя мощность, а потом соответствующие символы попарно просуммировать, то система по энергетике будет эквивалентна исходной QAM16 50 Мсимв/с, т.к. Es/N0 на выходе согласованного фильтра не изменится.

если вы сделаете это в цифре да, но я предлагаю сделать это в ЛЧМ части. Согласованная полоса (50МГц) не изменяется, а сигнал и шумы складываются по базе. Т.е. по сути, получается что-то вроде частотной манипуляции с разным индексом девиации. Когда С/Ш на выходе считается по узкой полосе, а в канале летит широкая полоса.

[KalashKS]

если вы сделаете это в цифре да, но я предлагаю сделать это в ЛЧМ части. Согласованная полоса (50МГц) не изменяется, а сигнал и шумы складываются по базе. Т.е. по сути, получается что-то вроде частотной манипуляции с разным индексом девиации. Когда С/Ш на выходе считается по узкой полосе, а в канале летит широкая полоса.

С ЧМ слишком мало работал, с ходу не отвечу. Попробую переварить на досуге.
На вскидку: если планируется свертка/выравнивание ЛЧМ импульса аналоговыми методами, то не вижу принципиальной разницы между различным распределением функций приемного тракта между цифровой и аналоговой частями. В примере выше Es тоже берется для символа узкой полосы.

[KalashKS]

Все-таки в ЧМ информацию несет сама частота, и ее девиация выполняет роль дополнительного коэффициента усиления без необходимости поднятия мощности сигнала.
В рассматриваемом случае, если я правильно вас понимаю, предполагается использовать ЛЧМ импульс в качестве символьного и варьировать его амплитуду и начальную фазу в соответствии с созвездием QAM16. Тогда вероятность ошибок определяет энергия этого импульса, а не его форма и полоса.

[mdmitry]

Все-таки в ЧМ информацию несет сама частота, и ее девиация выполняет роль дополнительного коэффициента усиления без необходимости поднятия мощности сигнала.
В рассматриваемом случае, если я правильно вас понимаю, предполагается использовать ЛЧМ импульс в качестве символьного и варьировать его амплитуду и начальную фазу в соответствии с созвездием QAM16. Тогда вероятность ошибок определяет энергия этого импульса, а не его форма и полоса.

В устройствах от Nanotron излучаются два вида импульсов. Один соответствует 1, другой - 0. Длительность одинаковая, отличаются направлением изменения частоты: у одного возрастает мгновенная частота, у другого - уменьшается, девиации одинаковые. В приемнике используются два соответствующих согласованных фильтра на ПАВ под каждый вид импульса. Дальнейшая обработка понятно какая.

[KalashKS]

В устройствах от Nanotron излучаются два вида импульсов. Один соответствует 1, другой - 0. Длительность одинаковая, отличаются направлением изменения частоты: у одного возрастает мгновенная частота, у другого - уменьшается, девиации одинаковые. В приемнике используются два соответствующих согласованных фильтра на ПАВ под каждый вид импульса. Дальнейшая обработка понятно какая.

То есть используют пару слабокоррелированных сигналов. Фактически - продвинутая FSK. Думаю, BER в гаусовом канале те же.

[Corner]

В устройствах от Nanotron излучаются два вида импульсов. Один соответствует 1, другой - 0. Длительность одинаковая, отличаются направлением изменения частоты: у одного возрастает мгновенная частота, у другого - уменьшается, девиации одинаковые. В приемнике используются два соответствующих согласованных фильтра на ПАВ под каждый вид импульса. Дальнейшая обработка понятно какая.

Решение от Nanotron при такой базе (=2) работать не будет. Тут ЧМ равна почти нулю. Если спектр жестко ограничить, то это вообще станет почти КАМ. Так что лучше ФМ (КАМ, с учетом жесткой обрезки спектра)+ОФДМ, квадратурные кодер/декодер и ЦАП/АЦП на ~200 Мвыборок. Или вообще отказаться от цифры и сделать ЧМ с большей базой в аналоге. Дешевле не вижу вариантов.

[mdmitry]

Решение от Nanotron при такой базе (=2) работать не будет. Тут ЧМ равна почти нулю. Если спектр жестко ограничить, то это вообще станет почти КАМ. Так что лучше ФМ (КАМ, с учетом жесткой обрезки спектра)+ОФДМ, квадратурные кодер/декодер и ЦАП/АЦП на ~200 Мвыборок. Или вообще отказаться от цифры и сделать ЧМ с большей базой в аналоге. Дешевле не вижу вариантов.

Длительность импульса 1 мкс, девиация не менее 64 МГц, база 64. Диапазон работы ISM 2,4 ГГц. Скорость передачи менее 1 Мбит/с, так как пакет имеет преамбулу для синхрониизации и служебные поля. На передатчике сигнал формируется цифровым способом. Это для Nanopan, для Nanolock девиация меньше, длительность не помню.

То есть используют пару слабокоррелированных сигналов.

Да.

[Corner]

Длительность импульса 1 мкс, девиация не менее 64 МГц, база 64. Диапазон работы ISM 2,4 ГГц. Скорость передачи менее 1 Мбит/с, так как пакет имеет преамбулу для синхрониизации и служебные поля. На передатчике сигнал формируется цифровым способом. Это для Nanopan, для Nanolock девиация меньше, длительность не помню.

Всебы ничего, да ТСу надо 200 Мбит. Ваше нанонанепан не подходит.

[des00]

Всем спасибо. Дешевое решение нарыл (правда без ЛЧМ), сырые скорости до 400мегабит, поджать усилитель можно будет по максимуму. плата ЦОС выйдет где-то под 120 долларов + стоимость аналогового фронтенда. Осталось сесть и за "пару дней" все переписать (с)

[KPiter]

сырые скорости до 400мегабит

В какой полосе?

[des00]

В какой полосе?

вы точно читали тему? в сообщении 8 указано.

[KPiter]

в сообщении 8 указано.

125MHz*2 = 250MHz?

[des00]

125MHz*2 = 250MHz?

странно откуда вы сделали такой вывод. обычно когда речь идет о полосе, понимается то, что летит в радиоканале. 125 МГц по уровню -30.

[KPiter]

ok. спасибо за ответ