Как оптимально (когерентно) демодулировать 4-FSK, не зная начальную фазу Опции

[iliyav]

Требуется оптимально демодулировать 4-FSK с непрерывной фазой, h = 0.27. Данные передаются периодическими пакетами, тренинговая последовательность присутствует только в некоторых пакетах, фаза несущей между пакетами крутится сильно. На выходе должны быть мягкие решения. Межсимвольная интерференция небольшая.
Для оптимальной демодуляции FSK есть алгоритм Витерби, еще может называться MLSE демодулятор, Витерби эквалайзер и т.д. Но для него нужно знать начальную фазу. Если бы тренинг был в каждом пакете, начальную фазу можно было бы определить по нему, но его нет.
Напрашивается двухпроходный вариант: вначале грубо определяем фазу, начинаем по ней демодулировать данные и переоценивать фазу. Полученные решения считаем недостоверными и выкидываем сохраняя только фазу. Потом получив фазу идем в обратном направлении и получаем уже достоверные мягкие решения.

Но наверно существуют более правильные алгоритмы, подскажите пожалуйста как они могут называться
Или может быть есть квази оптимальные алгоритмы с близкими к оптимальным параметрами

[Fat Robot]

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?t...number%3D412675

Также посмотрите библиографию в приложенной статье
 183ded41a469d9cfbbbb3787badfb6ca9ca5.pdf ( 770.72 килобайт ) Кол-во скачиваний: 273


Ну и конечно вопрос: зачем демодулировать когерентно сигнал с таким странным видом модуляции? у вас разве LOS AWGN канал? Или жесткие сдаточные нормы?

[thermit]

Не такой уж и странный. Это dmr.

[Fat Robot]

А раз DMR, значит наверняка многолучевость и не белые помехи будет преобладать над шумом. Да и демодулятор для таких систем - не самая критичная часть при испытаниях.

Не такой уж и странный. Это dmr.

[thermit]

А раз DMR, значит наверняка многолучевость и не белые помехи будет преобладать над шумом. Да и демодулятор для таких систем - не самая критичная часть при испытаниях.

Положим, gsm, nxdn-ul прекрасно демодулируются оптимально и с многолучевостью. Другое дело, что там в сигнале заложена такая возможность. С дмр увы, только атан2.

[iliyav]

Спасибо за статью.

А раз DMR, значит наверняка многолучевость и не белые помехи будет преобладать над шумом. Да и демодулятор для таких систем - не самая критичная часть при испытаниях.

Когерентный демодулятор выигрывает не только на белом шуме но и на кривых каналах и при наличии узкополосной помехи. Тесты для него перечислены в ETSI EN 300 113, среди них и узкополосные помехи на несущей.
Кстати, в них ничего не сказано про модель многолучевого канала и BER от SNR для него, странно.

Положим, gsm, nxdn-ul прекрасно демодулируются оптимально и с многолучевостью. Другое дело, что там в сигнале заложена такая возможность. С дмр увы, только атан2.

Ну атан2 это как-то "грубо и не по европейски".
DMR использует вполне приличный блочный турбо код, по сравнению со сверточным кодом GSM, все таки между стандартами прошло больше 10 лет, так что странно если демодулятор сходу проигрывает демодулятору GSM.

Ну уж если вы догадались что это DMR, то тогда более сложный вопрос
Вместо отсутствующей преамбулы передается embedded signalling, в частности EMB field длиной 16 бит, из которых
4 бита Colour Code - он фиксированный и будем считать что он известен заранее,
1 бит Privacy Indicator - всегда 0
2 бита LC Start/Stop - не известны
остальные 11 бит - контрольная сумма
Получается что у нас есть всего 4 варианта значений этих 16 бит (правда там есть еще одна трудность)
Мы можем выбирать из этих 4 вариантов самый близкий к тому который приняли из канала и потом по известным 16 битам оценивать фазу. Таким образом мы получаем достаточно незашумленную и надежную оценку фазы. Может быть создатели DMR имели в виду использовать такой трюк для когерентной демодуляции?

[Fat Robot]

Раз вы делаете общесистемные тесты, так и начните с определения того, в какой момент у вас начинают сказываться эффекты, описанные в разделах
- Adjacent channel selectivity
- Spurious response rejection
- Intermodulation response rejection
- Blocking or desensitization

Характер у этих эффектов обычно пороговый. И, скорее всего, до областей, где виден выигрыш от применения когерентного демодулятора, вы не доберетесь.

BER oт SNR неявно описан в разделах, посвященных чувствительности.

Ах, да..
ETSI TS 102 361-1
10.2.2.3 4FSK Modulator
The peak positive and peak negative deviation specification limits are 2 749 Hz ±10 %, or 2 474 Hz to 3 024 Hz.

Так что помимо фазы нужно оценивать еще и девиацию/индекс.

Когерентный демодулятор выигрывает не только на белом шуме но и на кривых каналах и при наличии узкополосной помехи. Тесты для него перечислены в ETSI EN 300 113

[thermit]

Спасибо за статью.

Когерентный демодулятор выигрывает не только на белом шуме но и на кривых каналах и при наличии узкополосной помехи. Тесты для него перечислены в ETSI EN 300 113, среди них и узкополосные помехи на несущей.
Кстати, в них ничего не сказано про модель многолучевого канала и BER от SNR для него, странно.


Ну атан2 это как-то "грубо и не по европейски".
DMR использует вполне приличный блочный турбо код, по сравнению со сверточным кодом GSM, все таки между стандартами прошло больше 10 лет, так что странно если демодулятор сходу проигрывает демодулятору GSM.

Ну уж если вы догадались что это DMR, то тогда более сложный вопрос
Вместо отсутствующей преамбулы передается embedded signalling, в частности EMB field длиной 16 бит, из которых
4 бита Colour Code - он фиксированный и будем считать что он известен заранее,
1 бит Privacy Indicator - всегда 0
2 бита LC Start/Stop - не известны
остальные 11 бит - контрольная сумма
Получается что у нас есть всего 4 варианта значений этих 16 бит (правда там есть еще одна трудность)
Мы можем выбирать из этих 4 вариантов самый близкий к тому который приняли из канала и потом по известным 16 битам оценивать фазу. Таким образом мы получаем достаточно незашумленную и надежную оценку фазы. Может быть создатели DMR имели в виду использовать такой трюк для когерентной демодуляции?

А что турбокод? Турбо-супер и прочие мегакоды позволяют передавать в той же полосе
больше информации. Т е более эффективно использовать частотный ресурс.

1. Стандарты сочиняют умные люди.

2. Как следствие, формируемый сигнал должен относительно несложно демодулироваться.
Ведь батарейка у сабскрайбера не резиновая.

3. Стандартом обычно предусмотрены тестовые последовательности, позволяющие оценить как сдвиг несущей с фазовой ошибкой, так и канал. Таким образом, тдма-системы, рассчитанные на такие манипуляции содержат мидамбулы на каждый бурст, периодические гармоники для коррекции несущей.

4. дмр в случае голоса генерит 1 последовательность на 6 бурстов. Это позволяет сабскрайберу оценить ошибку по несущей и канал 1 раз на 6 бурстов. Все остальные оценки стандартом не предусмотрены.

5. Индекс чм 0.27 предполагает 200 фазовых состояний. млсе детектор для такого индекса будет довольно ресурсоемким. И это без учета памяти фильтра. Кроме того, выигрыш по помехоустойчивости такого демодулятора будет весьма сомнительным.

6. если посмотреть на схему формирования дмр-сигнала, то можно увидеть, что фаза формируется посредством rrc-фильтра, что намекает на наличие такого же фильтра в приемнике после чм-демодулятора, что и здесь сводит к 0 целесообразность млсе-детектора.


Собственно, это все соображения в пользу атан2. В пользу млсе и когерентного приема лично я ни одного аргумента не придумал. На единственно правильное мнение не претендую. Может я чего и не заметил...

[petrov]

Может я чего и не заметил...

А мне показалось, что C4FM без проблем демодулируется когерентно как pi/4 QPSK, простейшая NDA ^4 feedforward синхронизация.

[Fat Robot]

Там модуляция с частичным откликом. Т.е. возможно будет когерентно, но не оптимально

А мне показалось, что C4FM без проблем демодулируется когерентно как pi/4 QPSK, простейшая NDA ^4 feedforward синхронизация.

[thermit]

Там модуляция с частичным откликом. Т.е. возможно будет когерентно, но не оптимально

Дело даже не в парциальном отклике, а в индексе модуляции. 0.25 против 0.27. Даже о когерентном приеме речь вести сложно. Про оптимальный уж и не говорю.

[petrov]

Дело даже не в парциальном отклике, а в индексе модуляции. 0.25 против 0.27. Даже о когерентном приеме речь вести сложно. Про оптимальный уж и не говорю.

Интересно чего они этим усложнением выиграли? Ведь C4FM имеет идеальное созвездие QPSK без всякой межсимвольной интерференции.

[Fat Robot]

Выиграли они возможность подключения в НЧ тракт радиостанции с ЧМ.

Интересно чего они этим усложнением выиграли? Ведь C4FM имеет идеальное созвездие QPSK без всякой межсимвольной интерференции.

Что касается индекса для когерентной обработки, то можно, наверное, что-то выдумать в пределах, заявленных стандартом, если решить вопрос о совместимости со сторонними производителями в административном порядке.

[petrov]

Выиграли они возможность подключения в НЧ тракт радиостанции с ЧМ.

Так и C4FM это позволяет.

[Fat Robot]

Модулятор тоже подключается по НЧ. Модулирующий сигнал управляет ГУНом. О каких-то точных фазовых зависимостях говорить трудно.

Также обратимся к нормативной базе. en 300113

Есть норма на ACLR 7.4.3
For a channel separation of 12,5 kHz, the adjacent channel power shall not exceed a value of 60,0 dB below the transmitter carrier power[...]

Потом есть такие нормы
7.9 Transient behaviour of the transmitter
Там довольно долго все устаканивается.

Так и C4FM это позволяет.