Акустический модем: пилот сигнал Опции

[Akon]

Всем привет.

Разрабатываю акустический модем, в настоящее время состоящий из ноутбука и разрабатываемого софта. Софт реализует полнодуплексный канал. Выходной сигнал генерируется динамиками ноутбука, входной сигнал записывается микрофоном ноутбука. Естественно, акустическая среда вносит серьезные искажения, поскольку сигнал претерпевает многократные отражения от стен и предметов интерьера.

Сейчас использую базовую OFDM-схему модуляции, в которой каждый бит кодируется двумя несущими: 0 - 1-я несущая, 1 - вторая (соседняя). Никаких фазовых и амплитудных манипуляций нет. Например, имея 16 несущих можем кодировать 8 бит - это канальный символ.

Кадр данных состоит из нескольких символов (~10-30). Для кадровой и в тоже время символьной синхронизации решил использовать пилот-сигнал, предваряющий каждый кадр. Сейчас я использую свою реализацию пилот-сигнала для проводного канала - пилот сигнал состоит из 3-х частей: средняя часть несколько периодов немодулированной несущей, края - эта же несущая но с фазовым сдвигом в Пи. Детектор пилот-сигнала выполняет корреляцию входного сигнала по известному образцу; максимум корреляции будет в последней точки средней части пилот-сигнала. Т.о. выполняется кадровая и символьная синхронизация.

В акустической среде такой сигнал выглядит крайне плохо из-за разрывов фазы. Собственно, вопрос: какой пилот-сигнал может быть хорошим?

Спасибо.

[serjj]

Таких проблем не имеет. Так как несущая мгновенно только одна, перехлеста поднесущих с разным Доплером не происходит. Плюс пик-фактор хороший. И одновременно с передачей канал сканируется, что позволяет на лету подстраиваться под быстро меняющуюся ИХ канала.

Такое впечатление, что вы прочитали брошюрку про LTE uplink и тем и ограничились.

Предположим есть простейшая sc-fdma схема, в которой большое Фурье = 1024 точки, малое = 64 точки. Способ размещения поднесущих - LFDMA, для простоты - без пилотов. В моделе сигнал-шум примем заведомо высоким (например 60 дБ). Рассмотрим 3 значения CFO 0,01 0,10 и 0,50 относительно интервала между поднесущими большего Фурье.
Для CFO = 0.01

И действительно, видно, что в демодуляторе после малого Фурье, когда мы переходим к пресловутой "SC" созвездие вращается некоторым медленным синусом, который можно оценить и убрать с незначительными потерями ievm в созвездии.
Для CFO = 0.10

Оценённый синус оказывается искажённым, если использовать его для компесации CFO, то это приведёт к значительному ухудшению ievm.
Для CFO - 0.50

Эффект ещё хуже и получается, что для Гауссова канала с энергетикой 60 дБ созвездие полностью деградировало, при том, что CFO известна априори.
На входе некоторый сигнал с высоким snr, который вращается чистым синусом (частотной расстройкой). На выходе в SC области также вращающийся сигнал, но с низким snr.
А теперь подумайте, как всё это связано с ICI в частотной области.
И ещё, если мы изменем схему размещения с LFDMA на IFDMA (которая часто бывает более предпочтительной с точки зрения формирования низкого пик-фактора), то выходной сигнал будет уже искажен не гармоническим сигналом, а некоторым сложным, имеющим несколько гармоник. Задача становится нелинейной. И всё это завязано на феномен ICI, т.к. sc-fdma тотже OFDM.

Сообщение отредактировал serjj - Sep 24 2015, 10:04

[Corner]

А теперь подумайте, как всё это связано с ICI в частотной области.
И ещё, если мы изменем схему размещения с LFDMA на IFDMA (которая часто бывает более предпочтительной с точки зрения формирования низкого пик-фактора), то выходной сигнал будет уже искажен не гармоническим сигналом, а некоторым сложным, имеющим несколько гармоник. Задача становится нелинейной. И всё это завязано на феномен ICI, т.к. sc-fdma тотже OFDM.

Это все лечится несколькими итерациями обработки по разным гипотетическим CFO. Сигнал полностью очищается от ICI при условии, что модулирующая последовательность символов предискажена определенным образом-обратная операция полностью его уничтожает до определенных С/Ш. С обычным OFDM число возможных гипотез становится космическим. Еще вариант считать, что сгенерили OFDM, а приняли nOFDM. Но обработка становится не менее сложной, так все равно нужно решить систему уравнений по каждой из гипотез.

Сообщение отредактировал Corner - Sep 24 2015, 19:07