Демодуляция QAM Опции

[_Anatoliy]

Коллеги,посоветуйте с чего начать,в этих делах пока новичёк.
Как я понимаю, для демодуляции QAM нужно восстановить частоту несущей и частоту символов.Порыскав по сети нашёл несколько алгоритмов восстановления частоты несущей,в основном везде предлагается умножать текущий символьный отсчёт на предыдущий и результат пропустить через полосовой фильтр.Попробовал в матлабе,получилось,но уж сильно зашумлённый данными синус получается после умножения,для качественной фильтрации нужно ставить FIR с не менее 4096 тапов,а то и больше.Может есть какие другие алгоритмы для выделения этих частот?

[Михаил_K]

Коллеги,посоветуйте с чего начать,в этих делах пока новичёк.
Как я понимаю, для демодуляции QAM нужно восстановить частоту несущей и частоту символов.Порыскав по сети нашёл несколько алгоритмов восстановления частоты несущей,в основном везде предлагается умножать текущий символьный отсчёт на предыдущий и результат пропустить через полосовой фильтр.Попробовал в матлабе,получилось,но уж сильно зашумлённый данными синус получается после умножения,для качественной фильтрации нужно ставить FIR с не менее 4096 тапов,а то и больше.Может есть какие другие алгоритмы для выделения этих частот?

Какой имеено сигнал предполагается демодулировать. QAM16 или QAM256?

[_Anatoliy]

Какой имеено сигнал предполагается демодулировать. QAM16 или QAM256?

От QPSK до QAM256 java script:emoticon(';)', 'smid_29')

[Михаил_K]

От QPSK до QAM256 java script:emoticon(';)', 'smid_29')

Тогда попробуйте схему по решению.

[_Anatoliy]

Тогда попробуйте схему по решению.

Михаил,извините но что значит по решению?
Я не зря написал в корневом посте "Коллеги,посоветуйте с чего начать,в этих делах пока новичёк."

Даже нужно, форум для этого и существует.

Спасибо!

Первый вопрос по модели qam_fb_gardner_symbol_farrow_sync_fb_phase_sync_agc_2007_06_18.mdl

Для подстройки символьной скорости у Вас используется Gardner timing error detector. Как я понял это требует "вылавливания на приёмной стороне" периодической последовательности +- 1. В случае М-арных сигналов создаётся впечатление что такую последовательность нужно периодически вставлять в поток на передающей стороне. Так ли это?

[petrov]

Первый вопрос по модели qam_fb_gardner_symbol_farrow_sync_fb_phase_sync_agc_2007_06_18.mdl

Для подстройки символьной скорости у Вас используется Gardner timing error detector. Как я понял это требует "вылавливания на приёмной стороне" периодической последовательности +- 1. В случае М-арных сигналов создаётся впечатление что такую последовательность нужно периодически вставлять в поток на передающей стороне. Так ли это?

Не так. Требуется равновероятность точек созвездия на интервале усреднения и коэффициент ската фильтра корень из приподнятого косинуса больше 0.2.

[_Anatoliy]

Не так. Требуется равновероятность точек созвездия на интервале усреднения и коэффициент ската фильтра корень из приподнятого косинуса больше 0.2.

Спасибо!
В дальнейшем Вам удобно здесь общаться или можно в почту?

[petrov]

За какое время (количество символов) происходит символьная синхронизация(скажем при заданном Eb/N0 и заданном символьном рассогласовании)?

Это определяется коэффициентами передачи интегрирующего и пропорционального звена в ФАПЧ, у Незами посмотрите этот вопрос кратенько рассматривается, это теория автоматического управления в чистом виде.

Чем вызвано применение символьной задержки по сигналу ошибки,а не подстройка ГУНТ?

Не понял вопроса.

[_Anatoliy]

Это определяется коэффициентами передачи интегрирующего и пропорционального звена в ФАПЧ, у Незами посмотрите этот вопрос кратенько рассматривается, это теория автоматического управления в чистом виде.
Не понял вопроса.

Можно генератор импульсов символьной синхронизации фапчем подстраивать под частоту символов.А у Вас применяется Farrow_interpolator у Незами тоже его нашёл.Чем такой способ лучше?

[petrov]

Можно генератор импульсов символьной синхронизации фапчем подстраивать под частоту символов.А у Вас применяется Farrow_interpolator у Незами тоже его нашёл.Чем такой способ лучше?

Там и подстраивается генератор импульсов плюс дробная часть с NCO используется в интерполяторе фарроу для точного вычисления символа, иначе отсчёт с выхода согласованного фильтра брался бы с точностью до частоты дискретизации и не попадал бы в максимум раскрытия глазка.

[_Anatoliy]

Там и подстраивается генератор импульсов плюс дробная часть с NCO используется в интерполяторе фарроу для точного вычисления символа, иначе отсчёт с выхода согласованного фильтра брался бы с точностью до частоты дискретизации и не попадал бы в максимум раскрытия глазка.

Я правильно понял - NCO подстраивается под символьную частоту, а интерполятор обеспечивает нулевой фазовый сдвиг(попадание в максимум раскрытия глазка)?

Но у Вас на выходе фазового детектора стоит интегратор,значит NCO и так будет подстроен с точностью до фазы(т.е. в установившемся режиме разность фаз будет равна нулю и без интерполятора)?

Понял,спасибо.

[petrov]

Я правильно понял - NCO подстраивается под символьную частоту, а интерполятор обеспечивает нулевой фазовый сдвиг(попадание в максимум раскрытия глазка)?

Но у Вас на выходе фазового детектора стоит интегратор,значит NCO и так будет подстроен с точностью до фазы(т.е. в установившемся режиме разность фаз будет равна нулю и без интерполятора)?

Без интерполятора не будет в общем случае. Опорные генераторы в приёмнике и передатчике никак не синхронизированы ни по частоте ни по фазе, нет гарантии что в приёмнике отсчёт попадёт в максимум глазка, без интерполятора фапч будет брать ближайший возможный отчёт, но будет оставаться временная ошибка в наихудшем случае, до половины периода дискретизации.

[_Anatoliy]

Без интерполятора не будет в общем случае. Опорные генераторы в приёмнике и передатчике никак не синхронизированы ни по частоте ни по фазе, нет гарантии что в приёмнике отсчёт попадёт в максимум глазка, без интерполятора фапч будет брать ближайший возможный отчёт, но будет оставаться временная ошибка в наихудшем случае, до половины периода дискретизации.

Понятно.Я как раз думал что у Вас происходит подстройка опорного генератора приёмника под генератор передатчика по частоте и фазе.Теперь вижу что это не так.
А всё таки,нельзя ли как то подстроить генератор приёмника?Не упростит ли это задачу?

[petrov]

Понятно.Я как раз думал что у Вас происходит подстройка опорного генератора приёмника под генератор передатчика по частоте и фазе.Теперь вижу что это не так.
А всё таки,нельзя ли как то подстроить генератор приёмника?Не упростит ли это задачу?

Смотря что понимать под упрощением. Так ведь можно модем в аналоге реализовать без FPGA и сигнальных процессоров. Дополнительные ГУН, ЦАП, обвязка, разводка печатной платы, отладка всего этого хозяйства вместо простого, сразу работающего, математического алгоритма это упрощение? И не будет это стоить дешевле. В серьёзном модеме интерполятор символьной синхронизации занимает незначительную часть вычислительных ресурсов. Современные средства ЦОС позволяют сделать всё в цифре не понимаю зачем нужно делать шаг назад.

[Михаил_K]

Смотря что понимать под упрощением. Так ведь можно модем в аналоге реализовать без FPGA и сигнальных процессоров. Дополнительные ГУН, ЦАП, обвязка, разводка печатной платы, отладка всего этого хозяйства вместо простого, сразу работающего, математического алгоритма это упрощение? И не будет это стоить дешевле. В серьёзном модеме интерполятор символьной синхронизации занимает незначительную часть вычислительных ресурсов. Современные средства ЦОС позволяют сделать всё в цифре не понимаю зачем нужно делать шаг назад.

В модеме, который я делал почти 5 лет назад, первый интерполятор был сделан на GC3011 (вроде бы, давно было). Затем переделали его на Virtex2. Интерполятор в месте с системой тактовой синхронизации занял отдельный плис 1500. Он требовал 30 умножителей, блок ОЗУ для хранения 15х4096 12-разярдных коэффициентов. Но зато позволял принимать сигналы на любой тактовой частоте, от 1 кГц до 50 МГц. Полностью весь демодулятор был сделан на 5 плисах Virtex2. 2 полуторотысячника и 3 тысячника.

В модеме, который я делал два года назад, на фиксированную частоту использовался ГУН, который стоит 30 долларов. Весь демодулятор поместился в четырехсотый спартан.

[petrov]

В модеме, который я делал почти 5 лет назад, первый интерполятор был сделан на GC3011 (вроде бы, давно было). Затем переделали его на Virtex2. Интерполятор в месте с системой тактовой синхронизации занял отдельный плис 1500. Он требовал 30 умножителей, блок ОЗУ для хранения 15х4096 12-разярдных коэффициентов. Но зато позволял принимать сигналы на любой тактовой частоте, от 1 кГц до 50 МГц. Полностью весь демодулятор был сделан на 5 плисах Virtex2. 2 полуторотысячника и 3 тысячника.

В модеме, который я делал два года назад, на фиксированную частоту использовался ГУН, который стоит 30 долларов. Весь демодулятор поместился в четырехсотый спартан.

http://www.altera.ru/cgi-bin/price/price

Altera Cyclone III EP3C16E144C8 31,36$
15408 логических элементов, логический элемент - 4-х входовой LUT + триггер
56 18bit умножителей

Согласитесь что сейчас символьная синхронизация на внешнем ГУНе будет худшим решением с любой точки зрения?

[_Anatoliy]

А можно ещё вопросики по Незами рис. 7-3?Хочется разобраться.

1).Какова цель введения нелинейности [x]^M?
2).Это схема является частотным детектором?Вроде у него полоса захвата должна быть пошире чем фазового(в фазовом детекторе сигнальный вектор за счёт частотного сдвига не должен попасть в область соседней сигнальной точки созвездия).
3).Схема по Незами рис. 7-3 имеет область захвата dF <= +- 1 / (2*M*T),для QAM16 это будет +- 1/32T. А Ваша модель работает при 1/18T,Вы можете это как-то прокомментировать?

[petrov]

А можно ещё вопросики по Незами рис. 7-3?Хочется разобраться.

1).Какова цель введения нелинейности [x]^M?
2).Это схема является частотным детектором?Вроде у него полоса захвата должна быть пошире чем фазового(в фазовом детекторе сигнальный вектор за счёт частотного сдвига не должен попасть в область соседней сигнальной точки созвездия).
3).Схема по Незами рис. 7-3 имеет область захвата dF <= +- 1 / (2*M*T),для QAM16 это будет +- 1/32T. А Ваша модель работает при 1/18T,Вы можете это как-то прокомментировать?

1) для того чтобы избавиться о модуляции, посмотрите модельки для QPSK, при умножении фазы на 4 она превращается в линию(по модулю 2pi ессно), для QAM16 не надо на 16 фазу умножать, а на 4 как для QPSK, но только плохой это детектор для QAM
2) да является, она работает как она работает, с чем сравнивать?
3)вот представьте себе передачу подряд какой-то одной точки QAM созвездия,пусть на приёме один вектор в точности попадает в решение, из-за сдвига частоты dF на следующем символьном интервале принимаемый вектор повернётся на 2*pi*dF*T радиан, если он попадает в область другого решения то захвата не будет

[_Anatoliy]

2) да является, она работает как она работает, с чем сравнивать?
3)вот представьте себе передачу подряд какой-то одной точки QAM созвездия,пусть на приёме один вектор в точности попадает в решение, из-за сдвига частоты dF на следующем символьном интервале принимаемый вектор повернётся на 2*pi*dF*T радиан, если он попадает в область другого решения то захвата не будет

2).С Вашей моделью.У Вас же применён фазовый детектор,а полоса захвата шире.
3).Это я понимаю.Видно неточно сформулировал вопрос.Я хотел сказать что Ваша модель обеспечивает более широкую полосу захвата(1/18 > 1/32).

[petrov]

2).С Вашей моделью.У Вас же применён фазовый детектор,а полоса захвата шире.
3).Это я понимаю.Видно неточно сформулировал вопрос.Я хотел сказать что Ваша модель обеспечивает более широкую полосу захвата(1/18 > 1/32).

Ну обеспечивает какую-то полосу, вы поняли чем она определяется, а 1/32 это вы неправильно взяли, та формула для BPSK и QPSK, нету такого детектора для QAM чтоб в 16 степень возводить.

[_Anatoliy]

И ещё один вопросик.
Если у меня символьная скорость будет находиться в диапазоне,скажем от 10 до 20 msps(к примеру приёмник должен уметь принимать данные от разных передатчиков,а у каждого передатчика своя символьная скорость),то как правильно поступить - изменять тактовую частоту АЦП по принципу ВСЕГДА 4 ТАКТА НА СИМВОЛ или установить фиксировано 80 МГц?

[petrov]

И ещё один вопросик.
Если у меня символьная скорость будет находиться в диапазоне,скажем от 10 до 20 msps(к примеру приёмник должен уметь принимать данные от разных передатчиков,а у каждого передатчика своя символьная скорость),то как правильно поступить - изменять тактовую частоту АЦП по принципу ВСЕГДА 4 ТАКТА НА СИМВОЛ или установить фиксировано 80 МГц?

АЦП конечно на фиксированной максимальной частоте, в FPGA будете фильтры менять т. п.

[_Anatoliy]

АЦП конечно на фиксированной максимальной частоте, в FPGA будете фильтры менять т. п.

А можно немного подробнее?В чём тут хитрость?Мне казалось что лучше изменять тактовую,тогда параметры фильтров вроде менять не нужно.

[petrov]

А можно немного подробнее?В чём тут хитрость?Мне казалось что лучше изменять тактовую,тогда параметры фильтров вроде менять не нужно.

Да никаких хитростей нет. Аналоговые фильтры перед АЦП тоже будете изменять? "Лучше" это только проще для понимания, это опять к вопросу аналоговой реализации, характеристики модема будут хуже.

...а на практике их еще нужно подбирать так как реальный тракт имеет разные искажения для разный потоков..

Для этого эквалайзер есть.

Сообщение отредактировал petrov - Apr 12 2008, 11:46

[_Anatoliy]

Да никаких хитростей нет. Аналоговые фильтры перед АЦП тоже будете изменять? "Лучше" это только проще для понимания, это опять к вопросу аналоговой реализации, характеристики модема будут хуже.
Для этого эквалайзер есть.

Ясно,спасибо.Но если диапазон символьных скоростей относится,например, как 1:4 и с возможным шагом 1% то непонятно как тогда быть?Может по заданной символьной скорости вычислять необходимые коэффициенты фильтров?Не хранить же все возможные в памяти?

[petrov]

Ясно,спасибо.Но если диапазон символьных скоростей относится,например, как 1:4 и с возможным шагом 1% то непонятно как тогда быть?Может по заданной символьной скорости вычислять необходимые коэффициенты фильтров?Не хранить же все возможные в памяти?

Ну это не значит что надо громадное количество фильтров. Символьный синхронизатор будет ресамплить с некоторой передискретизацией, внутри будет фиксированный согласованный фильтр давить "хвосты" ненужные, а перед интерполятором ФНЧ с загружаемыми коэффициентами, в памяти небольшое количество наборов коэффициентов, такое чтоб наложений спектров небыло при ресамплинге.

[_Anatoliy]

Александр,видимо к Вам вопрос.
Я переделал Вашу модель qam_fb_gardner_symbol_farrow_sync_fb_phase_sync_agc_2007_06_18.mdl для QAM64,всё работает (пока в матлабе),осталась одна непонятка.Вы в своей модели скремблируете число "5" и после демодуляции и дескремблирования получаете те же "5".У меня же созвездия стоят устойчиво,а на выходе вместо пятёрки мусор.Скремблер я переделал под QAM64,дескремблер его код восстанавливает нормально(если его включить сразу в модуляторе).Что нужно проверить?Может у меня созвездие повёрнуто на 90(180,270) градусов?Как это проверить?

[petrov]

Александр,видимо к Вам вопрос.
Я переделал Вашу модель qam_fb_gardner_symbol_farrow_sync_fb_phase_sync_agc_2007_06_18.mdl для QAM64,всё работает (пока в матлабе),осталась одна непонятка.Вы в своей модели скремблируете число "5" и после демодуляции и дескремблирования получаете те же "5".У меня же созвездия стоят устойчиво,а на выходе вместо пятёрки мусор.Скремблер я переделал под QAM64,дескремблер его код восстанавливает нормально(если его включить сразу в модуляторе).Что нужно проверить?Может у меня созвездие повёрнуто на 90(180,270) градусов?Как это проверить?

У вас должна неоднозначность фазы как то восстанавливаться, через дифференциальное кодирование например или через передачу какой-то известной последовательности. У меня было сделано дифференциальное кодирование, при этом нужно специальным образом пронумерованное созвездие, оно кстати не наилучшее с точки зрения битовой ошибки. В блоке который сдвиг несущей задаёт, можно и фазу сдвинуть, попробуйте +-90, 180, при каком то должно заработать если других ошибок нету.

[_Anatoliy]

У вас должна неоднозначность фазы как то восстанавливаться, через дифференциальное кодирование например или через передачу какой-то известной последовательности. У меня было сделано дифференциальное кодирование, при этом нужно специальным образом пронумерованное созвездие, оно кстати не наилучшее с точки зрения битовой ошибки. В блоке который сдвиг несущей задаёт, можно и фазу сдвинуть, попробуйте +-90, 180, при каком то должно заработать если других ошибок нету.

Спасибо Александр!
Установил фазу 180 градусов и проверочный код "4" - всё заработало!Но при коде "5" ни при какой фазе восстановления нет.Такого же не должно быть...Дифференциальное кодирование у меня есть.
И ещё,при коде "5" в захват система входит примерно за 5000 символов,а при коде "23" - более 20000 символов.Может глянете надосуге?

Не удаётся файл присоединить....Сейчас куда-нибудь выложу.

http://upload.caxapa.ru/u8tq64fpga_temp.mdl

Код "17" восстанавливается только при фазе 270 градусов,чехарда какая-то:-(((

[petrov]

Спасибо Александр!
Установил фазу 180 градусов и проверочный код "4" - всё заработало!Но при коде "5" ни при какой фазе восстановления нет.Такого же не должно быть...Дифференциальное кодирование у меня есть.
И ещё,при коде "5" в захват система входит примерно за 5000 символов,а при коде "23" - более 20000 символов.Может глянете надосуге?
Не удаётся файл присоединить....Сейчас куда-нибудь выложу.

Не должна от передаваемой информации синхронизация слетать. Значит скремблер плохой, у меня в модели он от балды, так что не больно там за основу берите. Так если есть диф кодирование, то почему же оно не работает? Как созвездие нумеровали?

Модель вашу посмотреть не смогу, у вас симулинк новее.

Сообщение отредактировал petrov - Jun 25 2008, 12:51

[_Anatoliy]

Не должна от передаваемой информации синхронизация слетать. Значит скремблер плохой, у меня в модели он от балды, так что не больно там за основу берите. Так если есть диф кодирование, то почему же оно не работает? Как созвездие нумеровали?

Для созвездия взял нумерацию из QAM64 для DVB-C.А какой лучше скремблер применить?Модель сможете глянуть?

[petrov]

Для созвездия взял нумерацию из QAM64 для DVB-C.А какой лучше скремблер применить?Модель сможете глянуть?

Вы уверены что нумерация подходит для вашего диф кодирования? Выложите картинку из стандарта. Сремблер возьмите однобитный, на основе генератора M последовательности максимальной длины.

[_Anatoliy]

Вы уверены что нумерация подходит для вашего диф кодирования? Выложите картинку из стандарта. Сремблер возьмите однобитный, на основе генератора M последовательности максимальной длины.

http://upload.caxapa.ru/qam64.GIF
Посмотрите,пожалуйста.
Взял однобитный скремблер из DVB-C - не помогло.

Вот схема модулятора http://upload.caxapa.ru/Modulator.GIF

[petrov]

http://upload.caxapa.ru/qam64.GIF
Посмотрите,пожалуйста.
Взял однобитный скремблер из DVB-C - не помогло.

Вот схема модулятора http://upload.caxapa.ru/Modulator.GIF

Это созвездие не подходит. И дифференциальное кодирование неправильно осуществляется у вас. Разберитесь для начала с диф кодированием QPSK. Диф кодирование для QAM для 2-х битов которые адресуют квадрант созвездия осуществляется так же как и для QPSK. Остальные биты адресуют точки внутри квадранта, вы должны пронумеровать их так чтобы при поворотах созвездия на +-90 и 180 эти биты не менялись, ну и по возможности соседние точки дожны отличаться в меньшем количестве битов.

[_Anatoliy]

Это созвездие не подходит. И дифференциальное кодирование неправильно осуществляется у вас. Разберитесь для начала с диф кодированием QPSK.

Это созвездие было из DVB-T,заменил на DVB-C.

Дифференциальное кодирование переделал,только не помогло это:-((


Что-то происходит с узлом подстройки по частоте несущей:если убрать блок Phase/FrequencyOffset из линии связи и на перемножитель подать константу то дескремблер восстанавливает любой код без ошибок.Но так не интересно.Что ещё можно посмотреть?

Происходит ошибка выбора квадранта т.к. при большом коде ошибка кратна 16-ти.

Может попробовать диффкодирование из DVB-C?