Синхронизация по несущей PSK (ФМн), Кто какие методы знает? Опции

[Pathfinder]

Буду благодарен за любые идеи или информацию по поводу такой задачки:
Требуется оценить несущую частоту и ее начальную фазу для фрагмента сигнала с M-PSK модуляцией.
Подробности:

1. Оценка должна быть максимально эффективной (по отношению к АБГШ), и должна работать тогда, когда типовый демодулятор уже не работает.
2. Передача пакетная.
3. Обучающих последовательностей в данных нету.
4. Для обработки доступен весь сегмент сигнала, содержащий пакет.
5. О реальном времени речь не идет, допустим многопроходный анализ.
6. Очень хочется оценку тактовой частоты выполнять после синхронизации по несущей (и следовательно, не использовать ее при оценке несущей).

Мои соображения по этому поводу:

• Петлевые методы не подходят, поскольку разным выборкам в пакете будет придаваться различный "вес". Следовательно, остаются "feedforward" методы.
• Метод умножения фазы (сигнала возводится в степень M, таким образом снимается модуляция, затем фаза развертывается, и выполняется оценка методом наименьших квадратов) не очень подходит в силу (1), поскольку шум умножается пропорционально M^2.
• Методы, управляемые решениями, также не очень подходят, поскольку для их использования необходимо уже иметь достаточно точную оценку несущей. Кроме того, эти методы практически не работают при малых значениях сигнал/шум.

Других методов не знаю
С первого взгляда кажется, что самое адекватное - использовать метод максимального правдоподобия, но не могу понять, как это правильно сделать применительно к данной задаче.

[ilya79]

>>Требуется оценить несущую частоту и ее начальную фазу для фрагмента сигнала с M-PSK модуляцией

Оценить частоту- а почему нельзя использовать БПФ ?
Оценка фазы M-PSK -т.к фаза неизвестна то вроде надо смотреть в сторону оптимального некогерентного приема, а затем вычисление фазы через отношение сигнала на квадратурах, но там то же возведение в ^2.

[Pathfinder]

ilya79, спасибо,
но, к сожалению, БПФ для подобных задач - это один из самых низкоэффективных и ресурсожручих способов, даже если пользоваться параметрическими методами. Кроме того, в спектре нет компонент, за которые можно было бы зацепиться (при случайных данных). Они появляются при возведении сигнала в степень, но тогда самый оптимальный вариант - метод умножения фазы (см. выше).

Некогерентная обработка нежелательна, поскольку для ее адекватного применения нужна известная тактовая частота и параметры формирующего фильтра модулятора. А еще некогерентные методы несколько хуже в плане энергетической эффективности.

[kiss]

Навскидку могу предложить:
"Fundamentals of Statistical Signal Processing: Estimation Theory" by Steven M.Kay,
"Цифровой Спектральный Анализ" - Марпл, и т.д.

Могу дать и массу других книг, очень желательных для ознакомления, но это будет не совсем корректно - на этом деле люди специализируются даже не годами, а значительно больше.

Поэтому, лично я считаю, что для оценки частоты, БПФ в связке с квадраторами или чем то вроде схемы Костаса - далеко не самое плохое (а главное - надежное) решение. Если по каким-либо соображениям БПФ не подходит, то смотреть можно в сторону всяких авторегрессионных оценивателей, и т.п., и не факт, что это будет лучше в конкретной специфике. В любом случае нужно сначала выделить несущую - говорить о каком-либо серьезном оценивании по модулированному сигналу не стоит.

[ilya79]

Мне кажется что качественно тут оценить уже сложно, нужны цифры. Вы собираетесь демодулировать M-PSK сигнал(т.е. Es/N0 положительное, если некодированная передача то >9 дБ ) и при этом опасаетесь за ухудшение сигнал шум при оценке частоты, но оценка частоты будет происходить на всей длинне блока и соответсвенно чем длиннее блок тем и выше энергетика для оценки. Вопрос в том позволит ли длинна блока и скорость изменения частоты сигнала (если она есть) победить потери за счет нелинейной обработки шума.
P. S. вроде статья по похожей проблеме

Прикрепленные файлы

 00266080.pdf ( 304.23 килобайт ) Кол-во скачиваний: 158

 

[alex_os]

А какое-нибудь помехоустойчивое кодирование присутствует в Ваших пакетах? Если так , то можно попробовать для оценки несущей что-нибудь вроде турбокоррекции (turbo equalization).

[Макс_Мат]

У автора топика кажется каша в голове. Давайте разбираться.
1) передача пакетная, но преамбул нет. Как это? Т.е. как вообще подразумевалась функциональность этой системы. Другими словами, как подразумевалось обнаружение пакетов вообще? Тем более при низких отношениях сигнал/шум.
2) Математический метод макс правдоподобия - это совершенно не отдельная (как он считает) субстанция от прикладных методов, а именно петлевых и т.д.
3) Оценки тактовой и несущей должны быть совместными(!!!), тем более если речь идет о малых отношениях сигнал/шум.

[petrov]

Модельку посмотрите может пригодится:

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=23652

[Pathfinder]

ilya79, спасибо за статью, очень полезная оказалась.
alex_os, не совсем понял, при чем тут кодирование. О передаваемых данных, как и о методе их кодирования, ничего неизвестно.
уважаемый Макс_Мат,
(1) Ваше замешательство, по всей видимости, основано на предположении, что задача состоит в разработке демодулятора для конкретной системы. Это не так, сами передаваемые данные вообще не особо интересны.
(2) Не совсем понял, что вы этим хотите сказать. Метод М.П. позволяет получить асимптотически несмещенную статистическую оценку с минимальной дисперсией, именно этим и вызван мой к нему интерес. По поводу петлевых методов см. первый пост.
(3) Утверждение основано на каких-то источниках? Не могли бы привести ссылку?

petrov, спасибо,
а для какой версии моделька? у меня 6.5 не открывает...

Еще был бы очень признателен за книжки:
1. Digital Modulation Techniques, Second Edition (Artech House Telecommunications Library)
2. Stephen G. Wilson - Digital Modulation and Coding,
Обе есть в осле, но доступ к нему только дома через модем... Может кто скачивал уже?

[petrov]

petrov, спасибо,
а для какой версии моделька? у меня 6.5 не открывает...

Модель 8PSK модема fast feedforward symbol sync fast feedforward phase sync для simulink из matlab 7.0.

[Макс_Мат]

(1) Ваше замешательство, по всей видимости, основано на предположении, что задача состоит в разработке демодулятора для конкретной системы. Это не так, сами передаваемые данные вообще не особо интересны.
(2) Не совсем понял, что вы этим хотите сказать. Метод М.П. позволяет получить асимптотически несмещенную статистическую оценку с минимальной дисперсией, именно этим и вызван мой к нему интерес. По поводу петлевых методов см. первый пост.
(3) Утверждение основано на каких-то источниках? Не могли бы привести ссылку?

по существу. вам необходимо синтезировать (или же взять готовый результат синтеза) алгоритм оценки значения несущей частоты. Так? Мешающими параметрами выступает что? Фаза несущей, наложенная модуляция, которая также имеет свои параметры (тактовая, фаза тактовой) и т.д. Правильно? Да плюс ко всему этому - априорная неопределенность о старте и окончании пакета. Поправьте, если я чтото упустил.

Задача многопарамеприческая. И следовательно необходимо использовать многопараметрические алгоритмы. Использовав что-то простенькое для одного двух параметров, вы неизбежно столкнетесь с потерями. А так как вам необходимо работать при низких отношениях С/Ш, то не решите поставленной задачи.

зы Ликбез: Синтез алгоритма осуществляется по поставленному заранее критерию качества. Так вот максимум правдоподобия это метод, который явился результатом синтеза алгоритма по некоторым критериям качества в АБГШ, в которые входит например критерий минимума ско или например минимум вероятности ошибки. Реализация алгоритма может быть наприемр петлевой как частный случай.

зызы Литература. Смотрите Сосулина например