синхронизация OFDM Опции

[lena1512]

Доброго времени суток!
Пытаюсь осуществить синхронизацию OFDM-сигнала.
Кто-нибудь может посоветовать что-нибудь дельное и в плане теории и в плане реализации, или если решал подобную задачу поделиться своими мыслями и полученными результатами?
Заранее спасибо.

[DMax]

Доброго времени суток!
Пытаюсь осуществить синхронизацию OFDM-сигнала.
Кто-нибудь может посоветовать что-нибудь дельное и в плане теории и в плане реализации, или если решал подобную задачу поделиться своими мыслями и полученными результатами?
Заранее спасибо.

А что за стандарт модуляции?

[nomiscusi]

Вас интересует вещательная или пакетная технология?

[lena1512]

А что за стандарт модуляции?

OFDM-модуляция

Вас интересует вещательная или пакетная технология?

Пакетная, насколько я понимаю....

[DMax]

OFDM-модуляция

Ну то, что OFDM это мы тут уже и так догадались. Я спрашивал стандарт, имея ввиду технологию связи, которую вы пытаетесь реализовать. Это WiFi, Fixed WiMAX, Mobile WiMAX, LTE, DVB, DSL или какая-то самопальная технология? Или что-то из того, что я не упомянул? Дело в том, что OFDM в каком-то виде применяется во всех перечисленных стандартах связи, и в зависимости от стандарта механизмы синхронизации могут сильно отличаться. Пока вы не расскажите то, с чем конкретно вы имеете дело, никто вам не поможет.

Но главным образом всю проблему надёжной синхронизации в OFDM можно описать одним словом "затрахаешься". Так что добро пожаловать

[Nenu]

Привет. У меня такой же вопрос: синхронизация OFDM сигналов, продолжу я тогда эту найувлекательнейшую тему!
В нашей задече, технология связи - это работа в КВ диапазоне в канале ТЧ (3кГц), режим - односторонняя, симплексная, связь.
Подскажите какие возможны варианты синхронизации.
Dmax, видно шаришь! Ты говоришь:" в зависимости от стандарта механизмы синхронизации могут сильно отличаться" - в двух словах, на примерах проясни пж отличия, чем что чревато... Вообще я считал что проблема синхронизации OFDM отдельная тема, не связанная от стандартов.

Добавлю что знаю. Из методов символьной синхронизации и тактовой подстройки есть хороший вариант при использовании бинарной фазовой манипуляции, когда после обратного преобразования Фурье на передатчике сигнал симметричен относительно центра, посему корреляция этих половинок даёт пик, который говорит о границе символа, а знак мнимой части КФ - направлении тактовой подстройки.
В остальных случаях: QPSK и др. (без использования преамбул) видется только один способ синхронизации - по префиксу, который можно сказать тыкает пальцем в небо, и отсутствие информации о тактовой подстройке генератора. Есть ли варианты подстройки после прямого преобразования Фурье, и какие её критерии?

[DMax]

Dmax, видно шаришь!

Я тоже так думал, пока не столкнулся с Mobile WiMAX... теперь я понимаю, что я знаю, что ничего не знаю

Ты говоришь:" в зависимости от стандарта механизмы синхронизации могут сильно отличаться" - в двух словах, на примерах проясни пж отличия, чем что чревато... Вообще я считал что проблема синхронизации OFDM отдельная тема, не связанная от стандартов.

Хм... пример. Ну вот тебе пример. WiFi - синхронизация осуществляется преамбулой, в которой каждая четвертая поднесущая модулирована BPSK. Далее идет длинная преамбула, в которой модулированны все поднесущие - её можно использовать как эквалайзер. Я обнаружаю первую преамбулу по совокупности порога на циклический префикс и порога на корреляцию с эталоном в частотной области. Вроде бы всё просто. А вот теперь WiMAX: 114 типов приамбулы, модулирована каждая третья поднесущая. И вроде бы всё хорошо, но вот гарантированно определить какой из 114 типов сейчас в эфире (за разумное время), когда большая многолучевость не получается При этом мои эксперименты показали, что если вручную демодулятору указать какая из 114 преамбул имеет место быть, то далее сигнал демодулируется и декодируется без ошибок.

Добавлю что знаю. Из методов символьной синхронизации и тактовой подстройки есть хороший вариант при использовании бинарной фазовой манипуляции, когда после обратного преобразования Фурье на передатчике сигнал симметричен относительно центра, посему корреляция этих половинок даёт пик, который говорит о границе символа, а знак мнимой части КФ - направлении тактовой подстройки.

Ключевое словосочетание "на передатчике". Кто тебе сказал, что на приемнике у тебя симметрия сохранится? Она (симметрия) гарантированна только из-за BPSK. Когда сигнал тремя разными путями до тебя дойдет, а ты его ещё в добавок оцифруешь посередине такта передатчика, то ни о каком BPSK речи быть не может. А что такое направление тактовой подстройки, просвяти?

В остальных случаях: QPSK и др. (без использования преамбул) видется только один способ синхронизации - по префиксу, который можно сказать тыкает пальцем в небо, и отсутствие информации о тактовой подстройке генератора. Есть ли варианты подстройки после прямого преобразования Фурье, и какие её критерии?

Опять таки, что такое тактовая подстройка? Подстройка фазы или частоты?

[Nenu]

Поясни пж более понятно про синхронизацию в wifi. Я в матлабе сформировал 10 коротких преамбул, как в книге: по 4 за каждый из 2-х ifft(64), и два появились по префиксу, итого 2*4+2(ср)=10 (и там не bpsk, a qpsk), длительность 160 отсчётов, т.е. на один короткий символ - по 16 отсчётов, на приёме, скользя по символу, коррелирую по 16 сумм с накоплением, получаю длинную ступеньку, с мнимой частью равной нулю (без искажений), ибо они идут друг за другом абсолютно одинаковые. Вот, и какую из этого инфу, кроме того, что я приблизительно знаю начало кадра, я из этого должен извлечь?
Касательно моей тактовой подстройки: не знаю как это правильно назвать, поправь если что не так... В моем девайсе тактовый генерато для AIC (ЦАП/АЦП/АРУ/ФНЧ) настроен на Fs=8000Гц. Я принимаю сигнал, и естественно, отсчёты берутся не в нужном месте (как планировал передатчик), и мне надо подстроить моменты выборок АЦП, для чего мне надо подавать сигнал на синтезатор, который двигает эти выборки в лево/право (типа направление тактовой подстройки). Вот, в принципе, это и есть самая суть проблемы: по каждому символу, во временной области необходимо выделить критерий, по которому я дам сигнал на тактовую подстройку. Вот в симметрии половинок BPSK есть такая инфа, и я считал, что в условиях многолучевости весь символ исказится, а симметрия какая-никакая останется, поэтому можно передавать полезную инфу одновременно в качестве преамбулы, а ты все мое доверие подорвал, как же тогда быть Или надеется на стабильность генераторов, подстроил и забил?


И ещё про вай фай: в этих коротких преамбулах (похож на метод шмидла) я не вижу информации про подстройку (тактовую или какую либо другую). Дальше, по двум длинным преамбулам BPSK, обе симметричны. Впринципе из них можно вылудить инфу по фазовой и частотной коррекции даже во временной области, - я делал математически восстановление через корреляционные функции (по префиксу идёт инфа о частотном сдвиге, по КФ м/у симметричными половинками - по фазовому), но ты говоришь, эквализируется в частотной, причём очевидно аппаратным способом, так вот я не знаю как именно делается в вай фае, и откуда берётся инфа для подстройки частоты и фазы генераторов (и поясни заодно каких именно генераторов, как ликбез).
И ещё, если работать по префиксу, неужели реально допускается неточность определения границ символа вплоть до длинны префикса, все потом корректируется в эквалайзере?


да, и еще забыл спросить про различие методов синхронизации. Понятно, что в разных стандартах они разные, но всем системам надо делать и символьную/временную/частотную/фазовую синхронизации; структура символа у всех одна и та же, поэтому и базовые принципы работать должны везде. Какие и в чём выделяются особенности методов от скорости передачи данных, диапазона, длительности символа, мобильности..., если не придерживаться стандартов в которых применяются именно ТАКИЕ методы?

[alexPec]

Я обнаружаю первую преамбулу по совокупности порога на циклический префикс и порога на корреляцию с эталоном в частотной области.

Прошу прощения что вмешиваюсь, но распирает любопытство. Тоже реализую синхронизацию, только нестандартный OFDM, самопальный. А с шаблоном в частотной области если только сравнивать? Какой мин. % годных пилотов, когда еще можно восстановить созвездие (по опыту)?

А вот теперь WiMAX: 114 типов приамбулы, модулирована каждая третья поднесущая. И вроде бы всё хорошо, но вот гарантированно определить какой из 114 типов сейчас в эфире (за разумное время), когда большая многолучевость не получается

А почему не получается, поподробней можно? У меня FFT на 2048, отсчеты валятся с АЦП частотой почти 5 МГц. После каждого получаю FFT и сравниваю пилоты с 32 шаблонами, все на FPGA и запас вроде большой остается.

[ASN]

Nenu
Методы синхронизации зависят от применения. Для значений скоростей передачи/приёма от 600 и выше, синхронизация по автокорреляционной функции работает устойчиво.
Подстраивать тактовую лучше по нескольким OFDM-символам.

[nomiscusi]

Существует уйма алгоритмов обработки вышеупомянутых коротких преамбул wifi пакетов,с помощю которых из них можно извлечь не только данные для синхронизации, но и начальные параметры для последущего выравнивания сигнала...Все зависит от того каков ресурс вашей ситемы...Да, и могу уверенно сказать, что подобные алгоритмы в КВ диапазоне, к сожалению, бесполезны... Это связано с тем, что для того чтобы принять такую последовательность достаточно уверенно, ее длительность должна превосходить длительность замираний сигнала...то есть исчислятся секундами...так что пакет получается великоват и о скорости речь не идет вообще...

[Nenu]

Nenu
Для значений скоростей передачи/приёма от 600 и выше, синхронизация по автокорреляционной функции работает устойчиво.
Подстраивать тактовую лучше по нескольким OFDM-символам.

как зависит скорость передачи от устойчивости автокорреляционной функции? О таких скоростях (я так понял 600кбит/с) и речи не может идти, полоса 3кГц. Сам принцип автокорреляции используется для грубой временной синхронизации (опр. границ символа)? Целесообразно ли его использовать для тактовой, или использовать методы в частотной области?

Тактовая подстройка работает один раз? - в начале, например по нескольким символам преамбулы подстроили генератор, и в принципе всё, дальнейшая задача состоит в обнаружении границ символа по префиксу и эквализировании по пилотам, за счёт высокой стабильности тактовых генераторов?

Да, и могу уверенно сказать, что подобные алгоритмы в КВ диапазоне, к сожалению, бесполезны...

Вот это очень интересно, жаль, что сказано так мало ... В двух словах, что тогда является панацеей в КВ диапазоне, если даже быстрые замирания длятся несколько секунд? Кроме автокорреляционных методов, какие ещё есть? (не требующие неимоверных вычислений)

[nomiscusi]

Вот это очень интересно, жаль, что сказано так мало ... В двух словах, что тогда является панацеей в КВ диапазоне, если даже быстрые замирания длятся несколько секунд? Кроме автокорреляционных методов, какие ещё есть? (не требующие неимоверных вычислений)

Панацеи пожалуй что нет никакой...все зависит от конкреных условий в которых планируется использовать ту или иную систему...если вы разрабатываете вещательную систему, то время поиска сигнала не особо критично( в DRM к слову оно ограничено несколькими секнудами) и можно использовать длинную преамбулу и автокорреляционные алгоритмы ее обработки...или взаимокорреляционные...или и то и другое со сложной структурой сигнала (как например в 802.11)...если же ваше система будет пакетной, то время поиска преамбулы крайне критично...так как пакеты обычно достаточно невелики (особенно при передаче речи), а значит автокорреляция, как я уже говорил, бесполезна...тут больше подойдет согласованная фильтрация...при реализации в лоб это конечно требует неимоверныхъ вычислений..но существует много алгоритмов быстрой сверкти переноса частоты и тд...так что в конечном итоге даже сложный алгоритм можно реализовать при достаточно скромных ресурсах...К слову, на чем планиуете реализовывать?

[DMax]

Вернусь к дискуссии.

Кажется, разобравшись в том, что такое тактовая подстройка, у меня к вам всем вопрос. А зачем, простите, тактовая подстройка в OFDM?

Допустим мы оцифровали сигнал не в том же самом месте, где его выдал ЦАП. Для фазовоманипулированных сигналов - это хреново. Но в случае OFDM получается следующее.

Будем считать, что промах delta_t составляет от -0.5*T_s до 0.5*T_s, где T_s - период дискретизации. В случае OFDM мы работаем с сигналом в частотной области. А что означает промах в delta_t в частотной области? По теореме о задержке он означает, что амплтуды поднесущих не изменятся ни на йоту, а к фазе n-ой поднесущей добавится фаза delta_phi_n = n * delta_phi, где delta_phi - одназначно соответствует delta_t по формуле delta_phi = (2 *Pi/N * Fs * delta_t), где N - размер БПФ.

Таким образом, для наглядности, если вы передали OFDM символ, в котором все поднесущие имеют одинаковую амплитуду и нулевую фазу, то на приемной стороне вы получите символ с такими же амплитудами, но с фазами закрученными в спираль, при том частота этой спирали будет тем больше, чем больше промах delta_t.

Теперь о том, почему не нужна тактовая подстройка. Потому что, у вас есть эквалайзер. Эквалайзер должен как нормировать амплитуду поднесущих к единице (чтобы было возможно использование QAM-созвездий), так и вычитать дополнительные фазы обусловленные тактовым смещением, многолучевостью и прочими источниками внесения дополнительной фазы.

В простейшем случае, как, например, в том же WiFi, у вас есть символ, в котором все поднесущие заранее определены с одинаковой амплитудой (но при этом как-то модулированы для снижения пик-фактора). Вы снимаете с них модуляцию и после этого полученные символ в чистом виде представляет собой эквалайзер. Все последующие символы вы просто комплексно делите на эквалайзер. Комплексное деление приводит амплиутды и вычитает фазы. Всё! Не надо никакой тактовой синхронизации.

Зато OFDM сигналы гораздо более чувствительны к частотной отстройке и об этом никто почему-то не упомянул. Всё из-за того, что частотная отстройка убивает ортогональность. Классическая проблема "утечки" спектра начинает проявлятся тут в полный рост.

[alexPec]

А зачем, простите, тактовая подстройка в OFDM?

Неее, нужна! Пока на модели проверил, но модель детальная, с учетом эффектов дискретизации, квантования синусов, косинусов по амплитуде и фазе. Результат такой. При возможном временном сдвиге на 1Т - такт (=расстояние во временной области между отсчетами после БПФ), когда еще можно распознать символ по фазам пилотов, при сдвиге на 0,5Т символ уверенно распознается, разворачиваю созвездие (перемножаю на комплексные "эталоны") но SNR при QAM64 не выше 38 дБ, когда совмещаем ровно - SNR около 43-44дБ, но ограничивается уже дискретизациями, можно и больше но мне не надо. При временном сдвиге если не совмещаем полностью (например на 1 отсчет промахнулись) = теряем часть информации в данном случае в виде 1 отсчета. И чем дальше от идеальной точки синхронизации, тем шумнее будет сигнал, хотя в условиях многолучевости наверняка SNR 38 дБ будет ооочень хорошим случаем.

А частотной настройкой не заморачиваюсь, только подстраиваю тепловой уход частоты в пределах +/- 200Гц . У меня частота известна заранее.

[Nenu]

тут больше подойдет согласованная фильтрация...при реализации в лоб это конечно требует неимоверныхъ вычислений..но существует много алгоритмов быстрой сверкти переноса частоты и тд...так что в конечном итоге даже сложный алгоритм можно реализовать при достаточно скромных ресурсах...К слову, на чем планиуете реализовывать?

Согласованная фильтрация в OFDM в 3 кГц? (уточнение, правильно ли я понял В приёмнике сформировать цифровые узкополосные фильтры, их кол-во = числу инф. поднесущих, передатчик модулирует бит информации ПСП-тью, ну и после прихода n-го кол-ва символов, которое равно длинне ПСП, посчитать ВКФ, сравнить с порогом; т.е. сделать n, даже можно независимых, фазоманипулированных приёмников...? Такого я не думал... А реализуется на TMS320C54xx, времени на обработку много...

А зачем, простите, тактовая подстройка в OFDM?

Допустим мы оцифровали сигнал не в том же самом месте, где его выдал ЦАП. Для фазовоманипулированных сигналов - это хреново. Но в случае OFDM получается следующее.

Будем считать, что промах delta_t составляет от -0.5*T_s до 0.5*T_s, где T_s - период дискретизации. В случае OFDM мы работаем с сигналом в частотной области. А что означает промах в delta_t в частотной области? По теореме о задержке он означает, что амплтуды поднесущих не изменятся ни на йоту, а к фазе n-ой поднесущей добавится фаза delta_phi_n = n * delta_phi, где delta_phi - одназначно соответствует delta_t по формуле delta_phi = (2 *Pi/N * Fs * delta_t), где N - размер БПФ.

Таким образом, для наглядности, если вы передали OFDM символ, в котором все поднесущие имеют одинаковую амплитуду и нулевую фазу, то на приемной стороне вы получите символ с такими же амплитудами, но с фазами закрученными в спираль, при том частота этой спирали будет тем больше, чем больше промах delta_t.

Теперь о том, почему не нужна тактовая подстройка. Потому что, у вас есть эквалайзер. Эквалайзер должен как нормировать амплитуду поднесущих к единице (чтобы было возможно использование QAM-созвездий), так и вычитать дополнительные фазы обусловленные тактовым смещением, многолучевостью и прочими источниками внесения дополнительной фазы.

В простейшем случае, как, например, в том же WiFi, у вас есть символ, в котором все поднесущие заранее определены с одинаковой амплитудой (но при этом как-то модулированы для снижения пик-фактора). Вы снимаете с них модуляцию и после этого полученные символ в чистом виде представляет собой эквалайзер. Все последующие символы вы просто комплексно делите на эквалайзер. Комплексное деление приводит амплиутды и вычитает фазы. Всё! Не надо никакой тактовой синхронизации.

Зато OFDM сигналы гораздо более чувствительны к частотной отстройке и об этом никто почему-то не упомянул. Всё из-за того, что частотная отстройка убивает ортогональность. Классическая проблема "утечки" спектра начинает проявлятся тут в полный рост.

Надо обмозговать, как-то быстро рушатся мои представления, чувствую где-то подвох
Конечно если я нахожусь в пределах +-0.5*Ts то это уже пол дела - к этому надо стремится! Но как показывает мой небольшой опыт, по префиксу информация о начале символа такая (сдвиг+доплер+многолучевость), что от греха подальше лучше вообще делать ПФ на несколько отсчётов левее от максимума АКФ, дабы не залесть в соседний символ... Кстати инфа о тактовой подстройке появляется, когда КФ имеет один ярковыраженный пик, т.е. если хотя бы он есть, то уже можно и без тактовой...

[ASN]

Nenu
Когда я указывал, что методы синхронизации зависят от применения имел в виду именно то, что объяснил уважаемый nomiscusi применительно к КВ.
В интернете имеется просто огромное количество работ, посвящённых этой теме.
Для сигналов небольшой длительности используют синхронизацию по преамбуле (которая отвечает как за тактовую синхронизацию, так и за компенсацию частотного рассогласования).
Для более длинных сигналов используют автокорреляционную функцию и рассинхронизацию "выбирают" по пилоту(ам).
Иногда методы комбинируют.
Для повышения помехоустойчивости при высоких скоростях обмена использует передачу в блоке информации нескольких пилот-тоном и служебных подканалов (псевдо-пилотов) с различной кратностью модуляции.
Эти псевдо-пилоты имеют значительную большую помехоустойчивость (на порядок и более) и совместно с пилот-каналами используются для точного определения амплитуды и фазы передаваемых символов.
Может реализоваться когерентный или некогерентный приём (разностная модуляция). Но и для последней существуют методы квази-когерентного приёма, основанные на вычисления положения фазы и амплитуды по пилотам с последующей итеративной обработкой.
Кстати, согласованная фильтрация используется в 3 кГц на TMS320C54 при реализации, к примеру, STANAG4285. Естественно, там одноканальный модем, но методы вычисления преамбулы там основаны именно на согласованной фильтрации.
Да и применительно к OFDM отбрасывать её не стоит. В случае небольшого количества искажённых символов при пакетной передачи она используется в итеративной обработке.
P.S. Закладываться на TMS320C54 в новой работе не стоит: дорог, много потребляет и существенно уступает по вычислительным ресурсам новым кристаллам.
Реализация современного качественного модема потребует значительное увеличение (примерно на порядок) вычислительных ресурсов (турбо-код, итеративный эквалайзер, уменьшение пик-фактора и т.п.);
IMHO, лучше поставить ARM, FPGA и DSP с достаточным количеством ОЗУ.

[nomiscusi]

Согласованная фильтрация в OFDM в 3 кГц? (уточнение, правильно ли я понял В приёмнике сформировать цифровые узкополосные фильтры, их кол-во = числу инф. поднесущих, передатчик модулирует бит информации ПСП-тью, ну и после прихода n-го кол-ва символов, которое равно длинне ПСП, посчитать ВКФ, сравнить с порогом; т.е. сделать n, даже можно независимых, фазоманипулированных приёмников...? Такого я не думал... А реализуется на TMS320C54xx, времени на обработку много...

Не совсем правильно Фильтр один...и принимает он прембулу целиком...или какой то ее элемент (например один OFDM символ)...результаты фильтрации можно складывать с учетом длительности каждого элемента, это существенно увеличит надежность поиска сигнала...однако следует упоямнуть что согласованная фильтрация крайне чувствительна к отстройке сигнала по частоте,так что для обеспечения устойчивости к большим отстройкам нужно делать несколько веток фильтрации с определенным частотным шагом, в зависимости от поставленных требований...этот подход упомянается в ряде натовских стандартов stanag...на tms это не должно вызвать больших затруднений, мы реализовывали и на более скромных процессорах...

Что касатеся мнения DMax о тактовой синхронизации, я не вполне согласен...она должна быть...ведь наличие отклонения тактовой частоты приводит к возникновение МСИ и эквалайзер тут ничем не поможет, его оценка основанная на пилотных подканалах будет искажаться вместе с сигналом, причем зависимовть вличины ухудшения оценки от отклоения частоты носит нелинейный харакетр и может быть достаточно точно оценена в эквиваленте ухудшения ОСШ (эти вопросы подробнейшим образом рассматриваются практически в любой серьезной книге посвященной ofdm)...а если еще и синхронизация частоты завязана на эквалайзер, как это часто бывает, ее оценка так же будет страдать изза отклонения тактовой... вобщем, за фазой сигнала нужно следить и корректировать ее отклонения с помощь, например, полифазной фильтрации входного сигнала...

[DMax]

Неее, нужна!

Ну если вам нужна, тогда отговаривать не буду.... В любом споре один человек - дурак, другой - подлец ;-)

А частотной настройкой не заморачиваюсь, только подстраиваю тепловой уход частоты в пределах +/- 200Гц . У меня частота известна заранее.

Простите, а какая у вас стабильность опорного генератора и какая центральная частота? Просто, если взять, например, тот же WiFi, то по стандарту там что-то вроде +/- 25 ppm, что на 2,5 ГГц дает +/- 60 КГц. Странно слышать при этом про 200 Гц. Если же вы пишете про конкретно свой случай, то разъясните его параметры и не вводите других участников в заблуждение, что частотной отстройкой не нужно заморачиваться. И я вообще умалчиваю про случай, когда допустимая отстройка превышает разнос между двумя соседними поднесущими - это отдельная полная попа огурцов....

[alexPec]

Простите, а какая у вас стабильность опорного генератора и какая центральная частота?

Центральная - 450 МГц, стабильность - 10 ppm + температурная компенсация. Конечно, получается в итоге порядка +/- 450 Гц, но это крайний случай, задача поставлена подстраивать +/- 200 Гц

не вводите других участников в заблуждение, что частотной отстройкой не нужно заморачиваться.

Упаси бог! Надо конечно. Меня видимо не так поняли .

Я имел ввиду что не заморачиваюсь поиском центральной частоты канала, она известна, а подстройку-то я и делаю в указанных пределах. SNR у меня сильно зависит от отстройки даже в 5-10 Гц.

Извиняйте если не так выразился.

[DMax]

Центральная - 450 МГц, стабильность - 10 ppm + температурная компенсация. Конечно, получается в итоге порядка +/- 450 Гц, но это крайний случай, задача поставлена подстраивать +/- 200 Гц

Если я ничего не путаю, то 10 ppm на 450 МГц даёт разброс в +/- 4,5 КГц. Интересно узнать какая частота дискретизации и кол-во точек FFT.

Я имел ввиду что не заморачиваюсь поиском центральной частоты канала, она известна, а подстройку-то я и делаю в указанных пределах. SNR у меня сильно зависит от отстройки даже в 5-10 Гц.

Странно. По моему опыту промах до 1% от расстояния между поднесущими не очень сказывается на ортогональности. Либо у вас слишком плотно идут поднесущие (скажем чаще чем 1 КГц), либо вы что-то делаете не так. Тем более у меня вызывает сильные сомнения сама возможность на реальном сигнале с шумом установить отстройку с такой точностью (5-10 Гц). Дай боже 50 Гц... и то...

[alexPec]

Если я ничего не путаю, то 10 ppm на 450 МГц даёт разброс в +/- 4,5 КГц. Интересно узнать какая частота дискретизации и кол-во точек FFT.

Все верно, + ко всему начальная калибровка (постоянное начальное смещение компенсируется) и выходим на +/-200 гц. Дискретизация 5 МГц, FFT-2048

Странно. По моему опыту промах до 1% от расстояния между поднесущими не очень сказывается на ортогональности. Либо у вас слишком плотно идут поднесущие (скажем чаще чем 1 КГц), либо вы что-то делаете не так. Тем более у меня вызывает сильные сомнения сама возможность на реальном сигнале с шумом установить отстройку с такой точностью (5-10 Гц). Дай боже 50 Гц... и то...

Чтоб голословным не быть выложу скрины при работе на реальном оборудовании, может интересно кому будет: первый- спектр и созвездие при синхронизации от передатчика (т.е. частота приема и передачи с одного источника за вычетом ПЧ), частотный сдвиг почти 0 (доли герца может), SNR как видно больше 40 дБ, второй - созвездие при расстройке приема и передачи на 10 Гц, SNR уже 26 дБ, третий - спектр сигнала и созвездие при SNR 15 дБ (в переданном сигнале замешивается шум специально) и частотном сдвиге 200 Гц. При усреднении оценки сдвига за 3-4 символа цифра оценки гуляет от 201 до 203 Гц, когда уменьшаем расстройку - болтанка оценки тоже уменьшается до 1 Гц (при SNR 15дБ). Если увеличить количество символов усреднения оценки до 10 - оценка гуляет доли герца, даже с шумом. Между несущими 600 Гц.

Сообщение отредактировал alexPec - Nov 8 2010, 16:24

Эскизы прикрепленных изображений

 

[awgn]

если кого интересует данный вопрос могу дать соответствующую информацию.

[odiniz]

если кого интересует данный вопрос могу дать соответствующую информацию.

Хотелось бы узнать побольше о синхронизации в стандарте WiMAX. Книги, статьи, практические примеры реализации. Заранее спасибо!

[Mikka]

Тоже интересует

[nenu1985]

Интересует вопрос по снижению PAPR в OFDM. Интересуют алгоритмы и способы уменьшения PAPRA и их вносимые искажения. Мне досконально известен только один метод - обрезание мокушек, но как известно это приводит к значительным внеполосным искажениям, а С/Ш уменьшает до 40дБ при 60дБ без обрезания - кому оно тогда надо, пусть передатчик сам обрежет что не поместится
Второй метод - наложение окна. Я понял идею метода так: ищется пик, определяем разницу пика с заданным порогом, умножаем его на окно (ханн, хаминг и др), инвертируем окно, получаем нечто. Допустим выбрали размер окна 7, тогда у нас перевернутое окно, которое надо тупо умножить с соответствующими отсчетами OFDM символа, причем центр окна будет на обрезаемом отсчете, т.е. если вылез 145 отсчет, то умножаем in(142 - 3 : 142 + 3) .* window(1 : 7). Если я правильно понял идею, то уж очень получаются нехорошие результаты: С/Ш хуже обрезения аж на 2дБ, а минимальный ПАПР получается не ниже 6 дБ (дальнейшее уменьшение порога значительно уменьшает энергию символов и PAPR перестает уменьшаться). Еще если кто-нибудь пробовал это реализовать в симулинке, подкиньте идею какими блоками это реализовать: поиск пика и наложение на него окна.
Знаю что есть и другие методы: обрезание с фильтрацией, умножение не на прямоугольник (в случае обрезания), а на "сглаженный прямоугольник" кот. как-то получается, после обрезания делать Фурье - фильтровать - обратное Фурье и т.д., но из источников могу понять только общую идею, ибо нигде не встречал ни формул ни понятных алгоритмов, нужна более конкретная инфа.
У кого есть опыт использования каких-либо методик на практике, объясните целесообразность уменьшения PAPRa, а то за неимением радиостанций не понятно чего надо достичь и надо ли это вообще.
Спасибо.

[svalery]

Интересует вопрос по снижению PAPR в OFDM.

- TR ( tone reservation)

- ACE (active constellation extension)

Оба метода присутствуют в DVBT2. (стандард в общем доступе)

[stealth-coder]

Классический метод синхронизации OFDM сигналов, подходящий для всех стандартов - по циклическому префиксу.
Для снижения требуемой вычислительной мощности и решения специальных задач (например, разделения сигналов базовых станций, синхронизация на фрейм вместо синхронизации на символ, которую даст метод циклического префикса) в некоторые стандарты вводят дополнительные средства синхронизации, например:
1. Primary Synchro Channel и Secondary Synchro Channel в LTE;
2. Преамбула в IEEE 802.16e-2009.

Как найти синхронизацию в IEEE 802.16e-2009 (один из вариантов):
1. Найти символьную синхронизацию по циклическому префиксу;
2. Найти начало фрейма (символ, содержащий преамбулу), варианты:
1). Для TDD систем - по огибающей, мощность сигнала БС будет больше мощности сигналов модемов в обратном канале;
2). Используя свойство симметричности преамбулы (кросскорреляция правой и левой части преамбулы);
3). Используя свойство активности только каждой третьей поднесущей во время передачи преамбулы.
3. После того, как выделен символ, содержащий преамбулу, определить саму преамбулу не составляет сложности:
1). По корреляции со всеми вариантами во временной области;
2). По корреляции со всеми вариантами в частотной области;
3). Корреляция по битам после демодуляции (конечно, помехоустойчивость снижается, но вычислительная сложность резко уменьшается).

[hoho]

Классический метод синхронизации OFDM сигналов, подходящий для всех стандартов - по циклическому префиксу.

Подскажите, в чем заключается метод?

[stealth-coder]

Подскажите, в чем заключается метод?

Перед каждым OFDM-символом вставляется циклический префикс, представляющий из себя копию N последних отсчетов символа. Зная длину символа и циклического префикса, для каждого отсчета сигнала считается кросскорреляция предполагаемых отсчетов циклического префикса и N последних отсчетов предполагаемого символа. Далее считается энергия (или модуль) вектора корреляции и строится график, на котором будут видны периодические максимумы, позиции которых будут соответствовать 1-му отсчету циклического префикса.

[hoho]

Перед каждым OFDM-символом вставляется циклический префикс, представляющий из себя копию N последних отсчетов символа. Зная длину символа и циклического префикса, для каждого отсчета сигнала считается кросскорреляция предполагаемых отсчетов циклического префикса и N последних отсчетов предполагаемого символа. Далее считается энергия (или модуль) вектора корреляции и строится график, на котором будут видны периодические максимумы, позиции которых будут соответствовать 1-му отсчету циклического префикса.

Ну да, только когда предыдущий символ на наш префикс наползет, да ещё и при малой частое дискретизации размер БПФ мал и циклический префикс тоже короткий будет (в отсчетах) и корреляцию разглядеть не просто становится.

[stealth-coder]

Ну да, только когда предыдущий символ на наш префикс наползет, да ещё и при малой частое дискретизации размер БПФ мал и циклический префикс тоже короткий будет (в отсчетах) и корреляцию разглядеть не просто становится.

А если кровавая гэбня перережет фидер, то вообще попа.
1. "когда предыдущий символ на наш префикс наползет" - например, в системе LTE для того, чтобы предыдущий символ "наполз" на циклический префикс полностью, разность хода лучей должна быть около 1.5 км для короткого циклического префикса и свыше 5 км для длинного, такая ситуация (с учетом методики развертывания данной системы связи) маловероятна;
2. "да ещё и при малой частое дискретизации" - разработчику демодулятора ничто не мешает повысить частоту дискретизации, я сейчас разрабатывает демодулятор LTE и определил минимальную частоту дискретизации в 3.84 МГц, хотя при БПФ длиной 128 требуется 1.92 МГц, сигнал с повышенной частоты дискретизации децимируется до требуемой, фаза децимации определяется позицией максимума корреляции циклического префикса;
3. "корреляцию разглядеть не просто становится" - нормально она разглядывается, особенно после нормировки по энергии.

Обратите внимание, что я написал "классический способ" и при этом не привязывался к какой-либо системе связи, если условия работы системы столь тяжелы, как в описанной Вами ситуации, то разработчики должны были ввести дополнительные средства синхронизации.

[hoho]

1. "когда предыдущий символ на наш префикс наползет" - например, в системе LTE для того, чтобы предыдущий символ "наполз" на циклический префикс полностью, разность хода лучей должна быть около 1.5 км для короткого циклического префикса и свыше 5 км для длинного, такая ситуация (с учетом методики развертывания данной системы связи) маловероятна;

LTE развертывается на основе GSM, в которой защитный интервал делали с учетом разности хода лучей в 9км
Ну как же, для случая с нормальным циклическим префексом не маловероятно, иначе зачем было предусматривать расширенный

2. "да ещё и при малой частое дискретизации" - разработчику демодулятора ничто не мешает повысить частоту дискретизации, я сейчас разрабатывает демодулятор LTE и определил минимальную частоту дискретизации в 3.84 МГц, хотя при БПФ длиной 128 требуется 1.92 МГц, сигнал с повышенной частоты дискретизации децимируется до требуемой, фаза децимации определяется позицией максимума корреляции циклического префикса;

Если просто взять частоту дискретизации больше это ничего не даст, энергия сигнала-то не изменится и корреляция лучше не станет.
А так, для минимальной полосы в LTE нормальный ЦП составляет всего 9 отсчетов и это мало.

Не забудьте сделать ещё децимацию пополам для синхронизации

Классический метод синхронизации OFDM сигналов, подходящий для всех стандартов - по циклическому префиксу.

Обратите внимание, что я написал "классический способ" и при этом не привязывался к какой-либо системе связи, если условия работы системы столь тяжелы, как в описанной Вами ситуации, то разработчики должны были ввести дополнительные средства синхронизации.

Обратите внимаение, вы написали, что метод подходит для всех стандартов.

Сообщение отредактировал hoho - Jun 22 2012, 08:12

[KalashKS]

Ну да, только когда предыдущий символ на наш префикс наползет, да ещё и при малой частое дискретизации размер БПФ мал и циклический префикс тоже короткий будет (в отсчетах) и корреляцию разглядеть не просто становится.

Думаю, в этом случае есть смысл усреднять реализации АКФ по нескольким символьным интервалам. Поможет вытянуть корреляционный пик повыше.
Грубо промоделировал, действительно вытягивает.

[stealth-coder]

LTE развертывается на основе GSM, в которой защитный интервал делали с учетом разности хода лучей в 9км
Ну как же, для случая с нормальным циклическим префексом не маловероятно,

GSM разрабатывали в 80-х годах, оборудование было дорогое, скорости в десятки мегабит на абонента не требовались - отсюда желание разработчиков сделать систему в целом дешевле за счет уменьшения инвестиций в инфраструктуру сети. Сейчас все по-другому, одна базовая станция на 3 соты в городе обслуживает территорию радиусом в пределах 1 км, откуда тут взяться сигналу с разностью хода лучей в несколько километров?

иначе зачем было предусматривать расширенный

Для обслуживания слабонаселенной местности.

Если просто взять частоту дискретизации больше это ничего не даст, энергия сигнала-то не изменится и корреляция лучше не станет.

Спорное утверждение. Практика показывает, что при переходе от 9 отсчетов к 18 стабильность позиционирования улучшается, над физикой надо подумать.

Обратите внимаение, вы написали, что метод подходит для всех стандартов.

Так и есть, но как и любой метод, тем более универсальный, имеет свои недостатки и ограничения.

[hoho]

GSM разрабатывали в 80-х годах, оборудование было дорогое, скорости в десятки мегабит на абонента не требовались - отсюда желание разработчиков сделать систему в целом дешевле за счет уменьшения инвестиций в инфраструктуру сети. Сейчас все по-другому, одна базовая станция на 3 соты в городе обслуживает территорию радиусом в пределах 1 км, откуда тут взяться сигналу с разностью хода лучей в несколько километров?

Так мы же про LTE, а тут для нас не "несколько километров" критично, а всего 1,4. Возьмём даже половину - 0,7 км, при этом уже остается смотреть корреляцию по 4м отсчетам, ибо остальные испорчены.

Спорное утверждение. Практика показывает, что при переходе от 9 отсчетов к 18 стабильность позиционирования улучшается, над физикой надо подумать.

Давайте вспомним, что ВКФ можно найти через произведение Фурье образов сигналов, увеличиваем частоту дискретизации = добавляем нулевые отсчеты в Фурье образы -> произведению от этих нулей ни тепло, ни холодно.

[stealth-coder]

Так мы же про LTE, а тут для нас не "несколько километров" критично, а всего 1,4. Возьмём даже половину - 0,7 км, при этом уже остается смотреть корреляцию по 4м отсчетам, ибо остальные испорчены.

1. Термин "испорчены" в данном контексте, как я понимаю, эквивалентен "непригодны для использования", а это не так, правильный термин в данном случае - "зашумлены". И тут на помощь приходят свойства свёртки: для канала АБГШ и детерминированной последовательности свёртка на 2-х отсчётах даст выигрыш 3 дБ, на 4-х - 6 дБ, на 8-ми - 9 дБ, в данном случае ядро свёртки берётся из сигнала, т.е. тоже зашумлено, поэтому выигрыш будет меньше, допустим, что потеряем 6 дБ (канал многолучевый, присутствует частотная расстройка), остаётся 3 дБ, этого уже достаточно для синхронизации, тем более, что ничто не мешает сделать накопление на нескольких символах.

2. Не забывайте, что, как правило, отражённые лучи приходят с ослаблением Propagation Conditions