демодуляция CDMA сигнала Опции

[grak]

Необходимо реализовать алгоритм демодуляции сигнала CDMA на базе ЦПОС Analog Devices на VisualDSP. Кто может помочь алгоритмами, кодами, советами, литературой и источниками буду очень признателен. заранее большое спасибо

[stealth-coder]

ANSI и ETSI никаких алгоритмов не разрабатывают и продажей не занимаются.

Алгоритм формирования сигнала (на базе UMTS W-CDMA):
Скачиваете с сайта ETSI (www.3gpp.org) документ TS 25.213, там описано формирование сигнала в режиме FDD (прямой и обратный каналы разнесены по частоте), читаете, все тривиально, подробно расписывать не буду. Подскажу, что упоминаемые в стандарте OVSF являются всего-навсего строками матрицы Уолша (Адамара) соответствующей размерности.

Алгоритм приема:
В основе приема лежит понятие свертки, она же корреляция. При расчете корреляции в качестве ядра свертки используем комплексно-сопряженную последовательность относительно формируемой на стороне передачи!!!!!!
1. Оцифровываете сигнал со скоростью, кратной чиповой скорости (3,84 Мчипов в секунду), 2, а лучше 4, отсчета на чип подойдет.
2. Выполняете согласованную фильтрацию, фильтр Root Raised Cosine, alfa=0.22, в TS 25.213 об этом написано.
2. Синхронизация:
1) Ищете пики корреляции Primary Synchro Channel (PSC), следующие с периодом 2560 чипов
2) В точках максимумов корреляций PSC рассчитываете корреляции для всех 16 вариантов Secondary Synchro Channel (SSC), определяете индекс последовательности, давшей максимальную амплитуду корреляции.
3) В соответствии с приведенной в стандарте таблицей и списком из 15 последовательных индексов последовательностей SSC, давших максимальную амплитуду, определяете номер скремблирующей группы и таймслот.
4) Позиционируетесь на 1-вый таймслот и перебором из 8 скремблирующих кодов, входящих в определенную ранее скремблирующую группу, определяете скремблирующий код как последовательность, давшую максимальный пик корреляции.
Таким образом вы осуществили 1) определение номера скремблирующего кода и 2) кадровую синхронизацию.
3. Предобработка сигнала:
1) Начиная с отсчета предположительного начала кадра и работая блоками по 256 чипов (512 либо 1024 отсчетов при 2 и 4 отсчетах на посылку соответственно) рассчитываете корреляцию скремблирующего кода и сигнала в окрестности точки предположительного начала кадра. Позиция максимума пика корреляции будет позицией максимально эффективной точки, эти отсчеты на всем периоде блока выбираем и получаем 256 отсчетов сигнала, взятых в точке, максимально близкой к точке идеальной оцифровки.
2) Осуществляем снятие скремблирующего кода путем поотсчетного умножения сигнала на комплексно-сопряженные отсчеты скремблирующего кода.
3) Осуществляем компенсацию фазовой расстройки путем умножения отсчетов сигнала со снятым скремблирующим кодом на комплексно-сопряженный вектор корреляции со скремблирующим кодом, который был получен в 3.1.
4. Выделение кодовых каналов:
1) Для полученного блока отсчетов со снятым скремблирующим кодом и компенсированной фазовой расстройкой выполняем преобразование Уолша (Адамара) (если хотим получить данные для всех кодовых каналов) либо осуществляем свертку полученного сигнала с нужными Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF), которые являются, как я писал ранее, строками матрицы Уолша.
2) Если используется преобразование Уолша, то 1) его можно выполнить по технологии быстрого преобразования (так же, как БПФ, только отсутствуют поворачивающие множители) и 2) на каждом этапе преобразования получаем отсчеты для всех кодовых каналов (после 1-го этапа - Spreading Factor 2, после 2-го - Spreading Factor 4 и т. д. до Spreading Factor 256), их которых выбираются отсчеты для реально существующих каналов - это будут созвездия QPSK, по которым либо принимаются жесткие решения, либо используются как мягкие решения, подаваемые на помехоустойчивый декодер.
5. Повторяем 3 и 4, сдвигаясь по отсчетам сигнала и скремблирующего кода (его период 38400 чипов, 10 мс, 1 фрейм, 15 таймслотов).

Улучшения приведенного алгоритма:
1. Расчет частотной расстройки может быть выполнен путем усреднения разницы между фазами корреляций сигнала и скремблирующего кода на блоках 256 чипов с последующим пересчетом в частоту.
2. Если выполняется оценка и компенсация частотной расстройки, то для повышения помехоустойчивости можно выполнить ФАПЧ по фазам корреляций сигнала и скремблирующего кода.
3. Если после некоторого этапа преобразования Уолша рассчитать спектр мощности как Pi = Ii^2 + Qi^2, то на гистограмме можно увидеть активные кодовые каналы

По похожему алгоритму можно построить демодулятор для IS-95 и CDMA-2000. Для дальнейшего повышения помехоустойчивости используют RAKE приемники (увеличивают глубину расчета корреляций, определяют наличие отраженных лучей и выполняют синфазное сложение всех лучей), разнесенный прием (в сущности, то же, что и RAKE, только используются несколько антенн, сигналы с которых синфазно складываются), smart-прием (разновидность разнесенного приема).

Практическая реализация: описанный алгоритм демодуляции хорошо ложится в процессор AD TigerSHARC-101, при использовании ассемблера и специализированных инструкций свертки демодуляция всех кодовых каналов занимает 50% вычислительного ресурса.

Литература:
1. ETSI TS 25.213
2. MatLab 2008 - Help, кроме того в примерах есть реализация модели модулятора-демодулятора W-CDMA.

[vid435]

Практическая реализация: описанный алгоритм демодуляции хорошо ложится в процессор AD TigerSHARC-101, при использовании ассемблера и специализированных инструкций свертки демодуляция всех кодовых каналов занимает 50% вычислительного ресурса.

А какую производительность требует демодулятор UMTS на ПК? Влезет ли это в реальном времени на не быстрый процессор типа Atom или Celeron?
Для упрощения разработки хотелось бы остаться на плавучке, да и оптимизировать на уровне SSE- инструкций тоже не хотелось бы.

[stealth-coder]

А какую производительность требует демодулятор UMTS на ПК? Влезет ли это в реальном времени на не быстрый процессор типа Atom или Celeron?
Для упрощения разработки хотелось бы остаться на плавучке, да и оптимизировать на уровне SSE- инструкций тоже не хотелось бы.

Можно попытаться с использованием Intel Compiler + Integrated Performance Primitives, ребята со spiral.net демодулятор WiMax 20 МГц в реальном времени умудрились запустить, но, видимо, предполагается использование ПК с обычной ОС типа Windows/Linux и вот тут Вас ждут неприятности - это не операционные системы реального времени, поэтому как только винда решит что-нибудь засвопить или окошко перерисовать, все реальное время закончится, это мы уже проходили.

[Serg76]

ребята со spiral.net демодулятор WiMax 20 МГц в реальном времени умудрились запустить...

Ткните пальцем, плиз, где об этом написано, что-то не нашел

[stealth-coder]

Ткните пальцем, плиз, где об этом написано, что-то не нашел

Извините, ввел в заблуждение, речь шла о WiFi, но, в принципе, технология и вычислительная сложность физического уровня примерно одинаковы.
http://spiral.ece.cmu.edu:8080/pub-spiral/...ract.jsp?id=147