LDPC-кодирование и синхронизация. Опции

[altral]

Здравствуйте. Я пытаюсь создать в Simulink модель формирования и приема сигнала QAM-4 c АБГШ с применением LDPC-кодирования и синхронизации. Схему синхронизации я позаимствовал отсюда. При сравнительно небольшой фазе несущей все работает, но меня интересует ситуация, когда фаза становится сопоставимой с углами "симметрии" QAM-созвездия, то есть n*pi/2. Такую фазу становится невозможно обнаружить, и декодирование происходит с ошибками. Я пытался добавить после LDPC-кодера дифференциальный кодер, вычисляющий бегущую сумму дибитов, а на приеме перед LDPC-декодером - дифференциальный декодер, вычитающий из каждого дибита предыдущий. Но возникли две дополнительные проблемы:
1. Декодер убирает "лишнюю" фазу, но при этом невозможно узнать ее значение.
2. Декодер работает с битами, а LDPC-декодеру нужны значения правдоподобий.
Как можно решить эти проблемы? Уместно ли вообще дифференциальное кодирование в такой модели, или есть альтернативный подход?

[altral]

Фаза должна быть синхронизирована в демодуляторе до ближайшего крата, а неоднозначность можно убрать непосредственно в декодере либо по совместной схеме - декодер LDPC «толкает» демодулятор пока тот не залочится с точностью до фазы.

Конечно, должна, и она синхронизируется. А как убирать неоднозначность в декодере? У меня возникает лишь два варианта: либо перебором, т. е. последовательно поворачивать восстановленную последовательность символов на pi/2, pi, 3*pi/2, 2*pi, и после декодирования смотреть, в каком случае наименьшее количество ошибок; либо ввести "служебный" символ в каждом фрейме, заранее известный приемной стороне, и по нему определять фазу неопределенности.

Передавайте известную последовательность и по ней устраняйте фазовую неоднозначность.

Последовательность и так передается - в кодированном и модулированном виде.

[petrov]

либо ввести "служебный" символ в каждом фрейме, заранее известный приемной стороне, и по нему определять фазу неопределенности.

Только не символ, а последовательность символов с хорошей АКФ, согласованным фильтром с пороговым устройством ищете её на приёме, смотрите в какой квадрант максимум попадает.

[altral]

Только не символ, а последовательность символов с хорошей АКФ, согласованным фильтром с пороговым устройством ищете её на приёме, смотрите в какой квадрант максимум попадает.

Попробую конкретизировать: входной сигнал проходит через последовательность "умножение на опорную несущую -> согласованный фильтр -> блок совместной синхронизации", на выходе которой получается разброс точек-символов комплексной плоскости. Мы берем "опорную" последовательность символов, и "прикладывая" ее к символам в пределах каждого фрейма, находим последовательность, которая в пределах шумовой погрешности отличается от "опорной" лишь на фазовый множитель, и по нему находим фазу. Правильно ли я все написал?

[petrov]

Попробую конкретизировать: входной сигнал проходит через последовательность "умножение на опорную несущую -> согласованный фильтр -> блок совместной синхронизации", на выходе которой получается разброс точек-символов комплексной плоскости. Мы берем "опорную" последовательность символов, и "прикладывая" ее к символам в пределах каждого фрейма, находим последовательность, которая в пределах шумовой погрешности отличается от "опорной" лишь на фазовый множитель, и по нему находим фазу. Правильно ли я все написал?

А как вы находите границы блоков вашего LDPC кода?

[altral]

А как вы находите границы блоков вашего LDPC кода?

Возможно, это упрощение, но предполагается, что сигнал приходит на прием с начала первого блока, которое запаздывает на величину групповой задержки (она известна, так как известен формирующий фильтр) и задержки по такту (которая находится с помощью синхронизации). Складывая удвоенное количество символов групповой задержки (с учетом согласованного фильтра) и задержку в 1-2 символа, вносимую в процессе синхронизации, получаем величину, на которую начало блока отстоит от начала сигнала.

[petrov]

Возможно, это упрощение, но предполагается, что сигнал приходит на прием с начала первого блока, которое запаздывает на величину групповой задержки (она известна, так как известен формирующий фильтр) и задержки по такту (которая находится с помощью синхронизации). Складывая удвоенное количество символов групповой задержки (с учетом согласованного фильтра) и задержку в 1-2 символа, вносимую в процессе синхронизации, получаем величину, на которую начало блока отстоит от начала сигнала.

Как вы на приёме точно, надёжно определяете начало сигнала? На пределе Шеннона, где LDPC позволяют работать.

[altral]

Как вы на приёме точно, надёжно определяете начало сигнала? На пределе Шеннона, где LDPC позволяют работать.

Начало приема совпадает с началом моделирования в Simulink. А как нужно?

[petrov]

Начало приема совпадает с началом моделирования в Simulink. А как нужно?

Если так, то и фазу можно всегда правильную моделировать без неоднозначности. А если как в реальности, то никакого начала моделирования на приёме не известно.

[altral]

Если так, то и фазу можно всегда правильную моделировать без неоднозначности. А если как в реальности, то никакого начала моделирования на приёме не известно.

Как должно происходить моделирование в Simulnk, чтобы было "как в реальности"? И как в этом случае проводить прием сигнала, синхронизировать, разбивать на блоки?

[petrov]

Как должно происходить моделирование в Simulnk, чтобы было "как в реальности"? И как в этом случае проводить прием сигнала, синхронизировать, разбивать на блоки?

согласованный фильтр -> модуль -> пороговое устройство -> максимум

Последовательности с хорошей АКФ(коды Баркера не включены):
M PSL Sample Code
6 2 110100
8 2 10010111
9 2 011010111
10 2 0101100111
12 2 100101110111
14 2 01010010000011
15 2 001100000101011
16 2 0110100001110111
17 2 00111011101001011
18 2 011001000011110101
19 2 1011011101110001111
20 2 01010001100000011011
21 2 101101011101110000011
22 3 0011100110110101011111
23 3 01110001111110101001001
24 3 011001001010111111100011
25 2 1001001010100000011100111
26 3 10001110000000101011011001
27 3 010010110111011101110000111
28 2 1000111100010001000100101101
29 3 10110010010101000000011100111
30 3 100011000101010010010000001111
31 3 0101010010010011000110000001111
32 3 00000001111001011010101011001100
33 3 011001100101010100101100001111111
34 3 1100110011111111100001101001010101
35 3 00000000111100101101010101100110011
36 3 001100110001010010100000100000111110
37 3 0010101110100001001110110111110011110
38 3 00000000111100001101001010101001100110
39 3 001001100110101000010111110111100111100
40 3 0010001000100011110111000011101001011010
41 3 00011100011101010010100100000001101100100
42 3 000100010001000111101110000111010010110100
43 3 0000000010110110010101011001100111000011100
44 3 00001111111011001110110010110010101011010111
45 3 000101010111100001100110001101101101111110110
46 3 0000111100000011001111011110110110010101010110
47 3 00001101001101001111110100001010001100110001000
48 3 000101010110101101100001111001100100111111110011
49 4 0000100101010101111101100011110011110010001101111
50 4 00001001011000011000111010101111000010011001101111
51 3 000111000111111100010001100100010010101001001001011
52 4 0000100101000101101011100000111100110010010001101111
53 4 00001001100101010101001111111100011010010110001101111
54 4 000010011001101010001010000001010010110011110001101111
55 4 0000100110000100110101010100001111000110010010001101111
56 4 00001001100110111010101011001011010001111011110001101111
57 4 000010010011010001010100011101101011000100011110001101111
58 4 0000100011110011100101010001011100100111101101011001101111
59 4 00001001001110100111000000100101000101000011101110001101111
60 4 000010101011100011011111000011001001011100110010010100101111
61 4 0000001011011010001001100010011000111100111101010001101010000
62 4 00000000101101011001100110001101001100101100000111010001010000
63 4 000010011001111010110100010010001110001011001010111110001101111
64 4 0100000010010000101000101110100111100110001100100011011111000010
65 4 00000001011011100000010110000110110011011110011100101010001010000
66 4 000000011010011011010001010100011100111001111100010010101101000010
67 4 0100000010100000110110010011010101100011110100100001001110011000010
68 4 00000000100111100100100111100011011001100010101010001110101001010000
69 4 000100110111111011011000010011010100000111010000100011000111000010101

[altral]

согласованный фильтр -> модуль -> пороговое устройство -> максимум

Последовательности с хорошей АКФ(коды Баркера не включены):
M PSL Sample Code

Что собой представляют модуль, пороговое устройство, максимум, что такое M, PSL, Sample Code? Разъясните, если не трудно, или хотя бы укажите источники, где все это есть.

[petrov]

Что собой представляют модуль, пороговое устройство, максимум, что такое M, PSL, Sample Code? Разъясните, если не трудно, или хотя бы укажите источники, где все это есть.

Модуль - модуль комплексного числа.
Пороговое устройство - > порога, обнаруживаем последовательность.
Максисмум - положение максимума модуля на выходе согласованного фильтра - наилучшая оценка времени прихода последовательности.
М - длина.
PSL - максимальный уровень боковых лепестков АКФ.
Sample Code - собственно последовательность с хорошей АКФ.
https://en.wikipedia.org/wiki/Barker_code

[altral]

Модуль - модуль комплексного числа.
Пороговое устройство - > порога, обнаруживаем последовательность.
Максисмум - положение максимума модуля на выходе согласованного фильтра - наилучшая оценка времени прихода последовательности.
М - длина.
PSL - максимальный уровень боковых лепестков АКФ.
Sample Code - собственно последовательность с хорошей АКФ.

Я попытался представить эту идею в виде условной блок-схемы (на рисунке). Для сигнала с разбросом точек считается корреляция (Correlation function) с заданной последовательностью, преобразованной из битовой формы в модулированную, затем берется модуль, находится максимум. Допустимо ли такое представление? Как должно выглядеть пороговое устройство, как оно функционирует при наличии шума?

[petrov]

Я попытался представить эту идею в виде условной блок-схемы (на рисунке).

Какой результат моделирования? Пока отбросьте лишнее. Просто посылаем одну отдельную BPSK поледовательность баркера -> согласованный фильтр с последовательностью -> модуль -> смотрим сигнал.

[altral]

Какой результат моделирования? Пока отбросьте лишнее. Просто посылаем одну отдельную BPSK поледовательность баркера -> согласованный фильтр с последовательностью -> модуль -> смотрим сигнал.

Упростил модель (Barker.zip), результат моделирования на рисунке. Все так?
 Barker.zip ( 17.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 15

[petrov]

Упростил модель (Barker.zip), результат моделирования на рисунке. Все так?

Теперь с корнями из приподнятых косинусов, скажем 8 отсчётов на символ.

[altral]

Теперь с корнями из приподнятых косинусов, скажем 8 отсчётов на символ.

 Barker_mod.rar ( 18.16 килобайт ) Кол-во скачиваний: 15

[petrov]

Вот по превышению какого-то уровня на выходе модуля определяем наличие известной последовательности, вычисляя положение максимума определяем время прихода, вычисляя в максимуме аргумент находим фазу, на которую повёрнуто созвездие. При наличии символьной и фазовой синхронизаций до этого, всё очевидным образом упрощается.

[dcs]

Вот по превышению какого-то уровня на выходе модуля определяем наличие известной последовательности

а где можно почитать как этот порог задавать (вычислять) ?

-спасибо

[petrov]

а где можно почитать как этот порог задавать (вычислять) ?

В книгах по радиолокации, статистической радиотехники. Обнаружение сигналов, критерий Неймана-Пирсона, вероятность правильного обнаружения, вероятность ложной тревоги.