BPSK матлаб модулятор демодулятор Опции

[Acvarif]

Имеется код BPSK модема, передатчик и приемник.

CODE

clear all;
Br = 117.1875*10^3;
Fd = Br*8;

Fif = 20*10^6;
Fdif = 60*10^6;
Fdopl = 100;

%% === TRANSMITTER ===
M = pngen(5);
D = rand(1, 200*8) > 0.5;
CRC = zeros(1, 16);
for i=1:length(D),
CRC(16) = xor(CRC(16), D(i));
CRC = [CRC(2:16) CRC(1)];
end;
FILL = ones(1, 200)*0.5;
DATA = [dec2bin(length(D)/8, 11)=='1' D CRC];
packet = [FILL M M diff_enc([0 DATA]) FILL]*2-1;

% redescr
Ndkr = Fd/Br;
pkt = packet(ceil(0.01:1/Ndkr:length(packet)));

hch = firls(31, [0 .24 .3 .5]*2, [1 1 0 0]);
pktf = filter(hch, [1], pkt);

% upsample
t1 = upsample4(pktf, 31);
t2 = upsample4(t1, 31);
pktfu = upsample4(t2, 31)';

% -> IF
l = length(pktfu);
s = sin(2*pi*(Fif+Fdopl)*(0:1/Fdif:l/Fdif));
c = cos(2*pi*(Fif+Fdopl)*(0:1/Fdif:l/Fdif));
pkts = pktfu.*s(1:l);
pktc = pktfu.*c(1:l);

%% === TRANSMIT LINE ===
Ir = awgn(awgn(pkts, 0.05), 0.01);
Qr = awgn(awgn(pktc, 0.05), 0.01);

%% === RECEIVER ===
% -> 0
l = length(Ir);
s = sin(2*pi*Fif*(0:1/Fdif:l/Fdif));
c = cos(2*pi*Fif*(0:1/Fdif:l/Fdif));

Rreu = Ir.*s(1:l) + Qr.*c(1:l);
Rimu = Qr.*s(1:l) - Ir.*c(1:l);

tr00 = downsample4(Rreu);
tr01 = downsample4(tr00);
Rre_ = downsample4(tr01);
Rre = filter(hch, [1], Rre_);

tr10 = downsample4(Rimu);
tr11 = downsample4(tr10);
Rim_ = downsample4(tr11);
Rim = filter(hch, [1], Rim_);

%figure; hold on; plot(Rre); plot(Rim, 'r');

% detection
Ms = M(ceil(0.01:1/Ndkr:length(M)));
cfh = Ms(length(Ms):-1:1);
cre = filter(cfh, [1], Rre)/length(cfh);
cim = filter(cfh, [1], Rim)/length(cfh);
%cr = sqrt(cre.^2 + cim.^2);
cr = (7/8)*max(abs(cre), abs(cim)) + (1/8)*min(abs(cre), abs(cim));

%figure; hold on; plot(cre); plot(cim); plot(cr, 'r');

env(length(cr)) = 0;
for j=1:length(cr),
f = max(1, j-Ndkr*length(M)+2*Ndkr);
t = min(length(cr), max(2, j-Ndkr));
env(j) = sum(cr(f:t))/(t-f);
end;

%figure; hold on; plot(cr, 'r'); plot(env, 'g'); plot(env*5);

%
for i=length(M)*Ndkr+1:length(cr)-1,
c1 = cr(i) > env(i)*5;
% c2 = (cr(i) > cr(i-1)) && (cr(i) > cr(i+1));
c2 = (cr(i-1) > cr(i-2)) && (cr(i-1) > cr(i));
c3 = abs(cr(i)-cr(i-length(M)*Ndkr)) < 4*env(i);
c4 = cr(i-length(M)*Ndkr) > env(i-length(M)*Ndkr)*5;

if c1 && c2 && c3 && c4,
break;
end;
end;
i
re = Rre(i:length(Rre));
im = Rim(i:length(Rim));

%figure; hold on; plot(re); plot(im, 'r');
figure; hold on; plot(cr, 'r'); plot(env, 'g'); plot(env*5); plot((c1&c2&c3&c4)*1.3, 'k');

%
l = length(re);
lb = length(packet);
Yre(lb) = 0;
Yim(lb) = 0;
fre(lb) = 0;
fim(lb) = 0;
are(lb) = 0;
aim(lb) = 0;
mark(l) = 0;
bit(lb) = 0;

k = 1;
gamma = 0.1;
Yre(1) = re(1);
Yim(1) = im(1);

for i = 8:8:length(re)-10,
mark(i) = 1;
are(k) = sum(re(i-6:i-1));
aim(k) = sum(im(i-6:i-1));

% okre(k) = are(k)*Yim(k) - aim(k)*Yre(k);
okim(k) = aim(k)*Yim(k) + are(k)*Yre(k);

bit(k) = sign(okim(k));

fre(k) = are(k)*bit(k);
fim(k) = aim(k)*bit(k);

Yre(k+1) = (1-gamma)*Yre(k) + gamma*fre(k);
Yim(k+1) = (1-gamma)*Yim(k) + gamma*fim(k);

k = k + 1;
end;

bit_dec = diff_dec(sign(bit+1));
bits = bit_dec(2:length(bit_dec));

%figure; hold on; plot(okim); plot(okre, 'r');
%figure; hold on; plot(re); plot(Yre(ceil(0.01:1/Ndkr:length(bit))), 'r');
%figure; hold on; plot(im); plot(Yim(ceil(0.01:1/Ndkr:length(bit))), 'r');

figure; hold on; plot(im); plot(mark, 'k');

%
len = bin2dec(int2str(bits(1:11)));
data = bits(12:12+len*8-1);
rcrc = bits(12+len*8:12+len*8+15);
crc = zeros(1, 16);
for i=1:length(D),
crc(16) = xor(crc(16), data(i));
crc = [crc(2:16) crc(1)];
end;

disp('---');
disp(sprintf('Received packet length: %d bytes', len));
disp(sprintf('Data ok: %d', sum(abs(data-D))==0));
disp(sprintf('CRC ok: %d', sum(abs(crc-rcrc))==0));

При компиляции возникает ошибка:
Undefined function 'pngen' for input arguments of type 'double'.

Error in Modem (line 10)
M = pngen(5);
Я так понимаю, что функция pngen должна быть где-то описана. Или такая функция уже встроена в Матлаб последних версий.
Использую R2014a.
Подскажите пожалуйста в чем проблема.
Если кто сталкивался, подсобите пожалуйста простейшим рабочим кодом BPSK модема (передатчик + приемник).

[ataradov]

Какая-то из версий этой модели была на Verilog-е реализована, но исходников этого мне сейчас уже точно не найти.

Ну и не стоит эту модель воспринимать как полную истину. Это моя первая модель модема созданная по следам чтения Скляра и экспериментов.

[Acvarif]

Какая-то из версий этой модели была на Verilog-е реализована, но исходников этого мне сейчас уже точно не найти.

Ну и не стоит эту модель воспринимать как полную истину. Это моя первая модель модема созданная по следам чтения Скляра и экспериментов.

Да, я понимаю.
У меня пока совсем никакого представления. Только в общих чертах. Как работает ФАПЧ мне известно. На практике приходилось это делать, но только в бинарном варианте.
Но сейчас это все реализовывается в дискретном варианте на микроконтроллерах http://www.ti.com/lit/an/slaa681a/slaa681a.pdf, ПЛИС. Для начала пытаюсь хоть как-то понять это дело через Матлаб. Конечно Verilog (VHDL) код очень бы не помешал. Поскольку больше работаю с ПЛИС.

В коде появилась еще ошибка Undefined function 'diff_enc' for input arguments of type 'double'.
Похоже должна быть определена еще и функция diff_enc.

[ataradov]

Похоже должна быть определена еще и функция diff_enc.

CODE

function enc=diff_enc(data, start);
    if ~(exist('start'))
        start = 0;

    de(1)=xor(data(1), start);
    for i=2:length(data), de(i)=xor(de(i-1), data(i)); end;
    enc = de;
end

Этот модем скорее всего перебор по сравнению с той программной реализацией на МК.

Сообщение отредактировал ataradov - Mar 20 2018, 07:18

[Acvarif]

Этот модем скорее всего перебор по сравнению с той программной реализацией на МК.

Спасибо. Дело продвинулось.
Далее Undefined function 'upsample4' for input arguments of type 'double'.
Похоже дальше есть еще неопределенные функции...

Перебор это в смысле..?

Сообщение отредактировал Acvarif - Mar 20 2018, 07:29

[ataradov]

Похоже дальше есть еще неопределенные функции...

Вот все функции какие у меня есть.

Перебор это в смысле..?

Я возможно не совсем понял статью, но они там похоже уже ожидают прямоугольный сигнал и только восстанавливают битовый клок.

Этот модем еще борется с несовпадением частоты дискретизации на приемнике и передатчике (или эффектом Допплера). Плюс тут много всяких заморочек с конкретным железом. Для модема на 100 Кбод не нужна дискретизация на 60 МГц.

Сообщение отредактировал ataradov - Mar 20 2018, 07:37

Прикрепленные файлы

 functions.zip ( 8.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 0

 

[Acvarif]

Лучше сразу смотреть в строну симулинка, облегчает понимание и постепенно модель можно конретизировать до полноценного рабочего HDL кода не прибегая к внешним HDL симуляторам.

Да. Согласен. Но в симуленке я сильно плаваю.

Вот все функции какие у меня есть.

Архив не скачивается. Выскакивает на пустую страницу.

Я возможно не совсем понял статью, но они там похоже уже ожидают прямоугольный сигнал и только восстанавливают битовый клок.

Насколько я понял там задействован внутренний АЦП микроконтроллера. Далее цифровые библиотеки FIR и т. п.

Этот модем еще борется с несовпадением частоты дискретизации на приемнике и передатчике (или эффектом Допплера). Плюс тут много всяких заморочек с конкретным железом. Для модема на 100 Кбод не нужна дискретизация на 60 МГц.

Доплер, это мне какраз и нужно.

[petrov]

Да. Согласен. Но в симуленке я сильно плаваю.

Получается как в анекдоте:
Мужик что-то ищет под фонарем. Тут к нему под ходит милиционер и
спрашивает: "Что вы тут делаете?" Мужик отвечает: "Ключи от квартиры
ищу". "А где потерял?". "В парке". "А зачем здесь ищешь?".
"А здесь светлее ".

Искать надо там где надо. Все эти обрывки чужих исходников - тупик. Симулинк - отличнейшее окружение, чтобы разобраться с сутью, да ещё в конце и HDL код получить можно, готовый для прошивки в FPGA.

[Acvarif]

Получается как в анекдоте:
Мужик что-то ищет под фонарем. Тут к нему под ходит милиционер и
спрашивает: "Что вы тут делаете?" Мужик отвечает: "Ключи от квартиры
ищу". "А где потерял?". "В парке". "А зачем здесь ищешь?".
"А здесь светлее ".

Искать надо там где надо. Все эти обрывки чужих исходников - тупик. Симулинк - отличнейшее окружение, чтобы разобраться с сутью, да ещё в конце и HDL код получить можно, готовый для прошивки в FPGA.

Принимается.
Кстати Ваш симулинк код под названием bpsk_costas_2008_08_25.mdl надеюсь в этом поможет.

Сообщение отредактировал Acvarif - Mar 20 2018, 08:15

[petrov]

Кстати Ваш симулинк код под названием bpsk_costas_2008_08_25.mdl надеюсь в этом поможет.

Возможно, лишь как отправная точка, воспринимайте критически, ищите пробелы, недостатки и ошибки.

[Acvarif]

Возможно, лишь как отправная точка, воспринимайте критически, ищите пробелы, недостатки и ошибки.

Посмотрел модельку. Сложно для начинающего. Не понимаю, что такое скрамблер.
Google советует туториал по цифровой модуляции http://www.cengage.com/resource_uploads/do...2511_315335.pdf
Только не понятно где эти все примеры находятся. В самом Матлаб, или нужно искать в сети?

[ataradov]

Посмотрел модельку. Сложно для начинающего. Не понимаю, что такое скрамблер.

Нужно матлаб пока отложить и книжки по цифровой связи читать. С наскоку ничего путного не выйдет.

Обычно скрамблер убирает длинные последовательности 0 и 1 в исходном сигнале. Это нужно так как восстановление символьной частоты происходит по переходам из 0 в 1 и обратно. И если этих переходов не достаточно, то символьная синхронизация может потеряться.

[Acvarif]

Нужно матлаб пока отложить и книжки по цифровой связи читать. С наскоку ничего путного не выйдет.

Обычно скрамблер убирает длинные последовательности 0 и 1 в исходном сигнале. Это нужно так как восстановление символьной частоты происходит по переходам из 0 в 1 и обратно. И если этих переходов не достаточно, то символьная синхронизация может потеряться.

Спасибо. Понятно. Тогда по ходу в демодуляторе должен быть дескрамблер?
Хотя на этом думаю мне пока не стоит зацикливаться.
В простом случае принцип фазовой манипуляции ничего особенного их себя не представляет. Это все очень похоже, например, на принцип формирования кода Баркера, с чем плотно приходилось и приходится иметь дело в цифровой технике.
Что касается демодулятора с ФАПЧ (или модное название петля Костаса) это все тоже очень похоже на цифровую ФАПЧ с использованием синтезатора частоты, например, по Уолшу в обратной связи, что тоже приходилось делать, и работало оно на ура.
Думаю не стоит мне сейчас влезать в дебри цифровой связи. Это все придет по ходу.
Пока в Матлабе ищу простейший способ запустить простейший модулятор-демодулятор (кодированием или симулинк) чтобы понять как все перенести в ПЛИС. Имеется ввиду в цифровом виде (АЦП, выборки и пр.). В бинарном виде ФАПЧ ничего особенного из себя не представляет. Разве, что только пока не понимаю как подбираются промежуточная по отношению к несущей, как пересчитывать коэффициенты для управления синтезатором уолша. В свое время это все делалось на варикапах и подбиралось экспериментально, потом по мере появления новых технологий все переносилось в ПЛИС, но соблюдая все наработки.

Сообщение отредактировал Acvarif - Mar 22 2018, 07:22

[ataradov]

Спасибо. Понятно. Тогда по ходу в демодуляторе должен быть дескрамблер?

Да, конечно.

В простом случае принцип фазовой манипуляции ничего особенного их себя не представляет. Это все очень похоже, например, на принцип формирования кода Баркера, с чем плотно приходилось и приходится иметь дело в цифровой технике.

Это каша полная. Причем тут Баркер?

Что касается демодулятора с ФАПЧ (или модное название петля Костаса)

Петля Костаса - это не модное название ФАПЧ, это очень специфическая схема с ФАПЧ. ФАПЧ бывает и с другими схемами, ничего общего с Костасом не имеющие.

Думаю не стоит мне сейчас влезать в дебри цифровой связи. Это все придет по ходу.

Как раз таки наоборот, с пониманием цифровой связи почти автоматически придет понимание как это сделать в матлабе.

[Acvarif]

Это каша полная. Причем тут Баркер?

Баркер тоже фазовая манипуляция. Применялась для формирования сложного сигнала.
BPSK это тоже фазовая манипуляция.

Петля Костаса - это не модное название ФАПЧ, это очень специфическая схема с ФАПЧ. ФАПЧ бывает и с другими схемами, ничего общего с Костасом не имеющие.

Не согласен. Ничего специфического там нет. В бинарном виде эта самая ФАПЧ делается с применением синтезатора частоты Уолша как гетеродина.
Используем, например, в гидроакустических лагах.

Как раз таки наоборот, с пониманием цифровой связи почти автоматически придет понимание как это сделать в матлабе.

Согласен. Только просто чтение, по опыту, бесполезно. Пытаюсь все делать по ходу. Может и не правильно, но так уж сложилось...
Конечно хотелось-бы выяснить как все-же правильно, подобрать частоту гетеродина, например при несущей 100 кГ, если один бит при BPSK модуляции планируется передавать четырьмя периодами несущей.
Как рассчитывается шаг изменения частоты гетеродина в петле ФАПЧ.
Должны-же быть основополагающие формулы для таких расчетов...

Сообщение отредактировал Acvarif - Mar 22 2018, 08:10

[petrov]

Только просто чтение, по опыту, бесполезно. Пытаюсь все делать по ходу.

Читайте и делайте соответствующие простенькие модельки в симулинке. Про железо и предыдущий опыт сейчас надо забыть, лишнее мешает.

Конечно хотелось-бы выяснить как все-же правильно, подобрать частоту гетеродина, например при несущей 100 кГ, если один бит при BPSK модуляции планируется передавать четырьмя периодами несущей.
Как рассчитывается шаг изменения частоты гетеродина в петле ФАПЧ.
Должны-же быть основополагающие формулы для таких расчетов...

Демодуляцию делают на нулевой частоте, частота комплексного гетеродина минус 100 кГц.

[Acvarif]

Читайте и делайте соответствующие простенькие модельки в симулинке. Про железо и предыдущий опыт сейчас надо забыть, лишнее мешает.

Пробую. Трудно дается. Неспецифическая тема.

Демодуляцию делают на нулевой частоте, частота комплексного гетеродина минус 100 кГц.

Не совсем врубаюсь.
Комплексная это понятно.
Допустим несущая 100 кГц. Какая должна быть средняя частота управляемого синтезатора частоты DDS в петле ФАПЧ?
Тоже 100кГ?
Если взять одно квадратурное плечо-умножитель то на один вход будет подаваться модулированная несущая 100 кГц, а на другой, например sin 100 кГц. В этом случае какраз и получится нулевая чатота. Так?
Если так почему именно на нулевой, а не со сдвигом, например 100 и 102?
Мы когда-то ФАПЧ делали с небольшой разностной, например 7 и 5 кГц.
Или я чего-то не так понял?

[petrov]

Пробую. Трудно дается. Неспецифическая тема.

Не совсем врубаюсь.
Комплексная это понятно.
Допустим несущая 100 кГц. Какая должна быть средняя частота управляемого синтезатора частоты DDS в петле ФАПЧ?
Тоже 100кГ?
Если взять одно квадратурное плечо-умножитель то на один вход будет подаваться модулированная несущая 100 кГц, а на другой, например sin 100 кГц. В этом случае какраз и получится нулевая чатота. Так?
Если так почему именно на нулевой, а не со сдвигом, например 100 и 102?
Мы когда-то ФАПЧ делали с небольшой разностной, например 7 и 5 кГц.
Или я чего-то не так понял?

Никакие небольшие сдвиги нам не нужны. Рассматривайте перенос на нулевую, понижение частоты дискретизации отдельно от демодуляции, синхронизации, которые будут осуществляться на нулевой частоте в комплексном виде с небольшим количеством отсчётов на символ.

[Acvarif]

Никакие небольшие сдвиги нам не нужны. Рассматривайте перенос на нулевую, понижение частоты дискретизации отдельно от демодуляции, синхронизации, которые будут осуществляться на нулевой частоте в комплексном виде с небольшим количеством отсчётов на символ.

Понял. Спасибо.
Тогда если в цифровом виде (не бинарном).
Несущая 100 кгц. Частота дискретизации 400 кГц. Исходная частота NCO в петле ФАПЧ 100 кГц.
Количество периодов несущей на символ (в смысле на бит) 4.
От этого можно оттолкнуться?

Сообщение отредактировал Acvarif - Mar 22 2018, 11:53

[petrov]

Понял. Спасибо.
Тогда если в цифровом виде (не бинарном).
Несущая 100 кгц. Частота дискретизации 400 кГц. Исходная частота NCO в петле ФАПЧ 100 кГц.
Количество периодов несущей на символ (в смысле на бит) 4.
От этого можно оттолкнуться?

Нет никакой петли ФАПЧ 100 кГц, нет никакого количества периодов несущей на символ, просто переносим нужную частоту на нулевую.

[Acvarif]

Нет никакой петли ФАПЧ 100 кГц, нет никакого количества периодов несущей на символ, просто переносим нужную частоту на нулевую.

Понятно. Тогда в простейшем виде и малыми шагами.
Модулятор
Выход элемента Switch - BPSK сигнал
Далее, чтобы его демодулировать необходимо выделить из него комплексную огибающую. Для этого его нужно умножить на комплексную экспоненту (перенос спектра модулированного сигнала в область 0) и затем отфильтровать с помощью ФНЧ
Выглядит это так
Если, допустим, в модуляторе несущая равна Fn, то в демодуляторе чему должна быть равна омега0, тоже Fn?
Вот на этом моменте я почему-то застрял...

[petrov]

[Acvarif]

Показан процесс демодуляции - повторное умножение на комплексную экспоненту со знаком минус.
Грубо говоря это избавление от несущей. Так?
Значит если несущая 100 кгц то в демодуляторе омега0 тоже должна быть 100 кГц. Так?
Тоесть если в квадратурном гетеродине омега0 сделать 110 кГц то спектр раздвоится на 10 и 210 кГц.
Произойдет перенос модулированного сигнала на другую частоту. А нам, грубо говоря, это н. не нужно.
Нужно всего лишь избавиться от несущей. Так?