Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Моделирование сдвига допплера
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Цифровая обработка сигналов - ЦОС (DSP) > Алгоритмы ЦОС (DSP)
Страницы: 1, 2
petrov
Цитата(Ivan55 @ Mar 22 2013, 08:11) *
Да мне как раз тонкие эффекты и нужны


Чёта сомневаюсь :)
Ivan55
Цитата(petrov @ Mar 22 2013, 08:15) *
Чёта сомневаюсь sm.gif

Почему?)) Не курсовую же делаю) для курсовой было бы достатотчно
des00
Цитата(petrov @ Mar 21 2013, 21:09) *
На спектре будет будет два синуса на частотах +-fd относительно частоты исходного синуса, это и есть доплеровское расширение спектра. Т.е. в многолучевом канале у вас будут лучи с различным доплером, каждый моделируется точно так же как и в случае одного луча, если тонкие эффекты не нужны можно только частотный сдвиг моделировать.

я про другое расширение говорил. даже в однолучевом канале, при излучении спектра (ну положим связной канал QPSK) он будет дышать. одна граница, относительно несушки, у него будет сжиматься, другая расширяться.

ЗЫ. Для связных дел, я моделировал доплер с помощью двойной ЧМ. моделировал тактовую и несущие частоты в модуляторе.
Ivan55
Цитата(des00 @ Mar 22 2013, 08:49) *
я про другое расширение говорил. даже в однолучевом канале, при излучении спектра (ну положим связной канал QPSK) он будет дышать. одна граница, относительно несушки, у него будет сжиматься, другая расширяться.

Да это так, не спорю и полностью согласен! Я вас изначально правильно понял!) Просто thermit говорил тоже самое только очень расплывчато, что я из него и пытался вытянуть более конкретно, чтоб не получилось так что мы разговаривали о разных вещах. Да это просто доплеровский сдвиг
Цитата(des00 @ Mar 22 2013, 08:49) *
ЗЫ. Для связных дел, я моделировал доплер с помощью двойной ЧМ. моделировал тактовую и несущие частоты в модуляторе.

Да это тоже факт, не спорю, я про это уже думал!) Доплеровское расширение можно и так замоделить, так как оно представляет собой ЧМ/ФМ модуляцию... Щас в Скляре покапаюсь, мне необходимо это сделать ближе к реальности закрепленное конкретными фактами
KalashKS
В матлабе доплеровское расширение моделится на уровне эквивалентного низкочатотного канала (например, классом rayleighchan). Для каждого луча генерится комплексный случайный процесс с необходимым спектром, и этот СП умножается на входную реализацию сигнала.
Ivan55
Цитата(KalashKS @ Mar 22 2013, 11:22) *
В матлабе доплеровское расширение моделится на уровне эквивалентного низкочатотного канала (например, классом rayleighchan). Для каждого луча генерится комплексный случайный процесс с необходимым спектром, и этот СП умножается на входную реализацию сигнала.

Да, там через фильтр гаусса с определенной шириной пропускается случайный процесс а потом умножается на сигнал, тем самым получаем доплеровское расширение, т.е. синус размазывается(расширяется) по частоте. Но как я понял функция rayleighchan моделит только замирания и расширение доплера, доплеровский сдвиг она не осуществляет, его необходимо моделить отдельно через экспоненту
KalashKS
Цитата(Ivan55 @ Mar 22 2013, 12:40) *
Да, там через фильтр гаусса с определенной шириной пропускается случайный процесс а потом умножается на сигнал, тем самым получаем доплеровское расширение, т.е. синус размазывается(расширяется) по частоте. Но как я понял функция rayleighchan моделит только замирания и расширение доплера, доплеровский сдвиг она не осуществляет, его необходимо моделить отдельно через экспоненту

Все так. Только там гауссовский фильтр лишь один из возможных. По умолчанию же задается СПМ Джейкса.
Ivan55
Цитата(KalashKS @ Mar 22 2013, 11:59) *
Все так. Только там гауссовский фильтр лишь один из возможных. По умолчанию же задается СПМ Джейкса.

Да я знаю) пока с гауссовским фильтром поиграюсь) Щас не совсем могу понять какой задавать его ширину, там пишут че то типо сигма = 1/sqrt(2). Из каких соображений ее правильно выбирать? я думал она как с доплером должна быть связана
KalashKS
Цитата(Ivan55 @ Mar 22 2013, 13:25) *
Да я знаю) пока с гауссовским фильтром поиграюсь) Щас не совсем могу понять какой задавать его ширину, там пишут че то типо сигма = 1/sqrt(2). Из каких соображений ее правильно выбирать? я думал она как с доплером должна быть связана


Гляньте в стандарте DRM приложение B. http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201900...980v030201p.pdf
reginil_y
Цитата(Ivan55 @ Mar 22 2013, 13:25) *
Да я знаю) пока с гауссовским фильтром поиграюсь) Щас не совсем могу понять какой задавать его ширину, там пишут че то типо сигма = 1/sqrt(2). Из каких соображений ее правильно выбирать? я думал она как с доплером должна быть связана


Здравствуйте Ivan55,

Решил я и свои пять копеек вставить в дискуссию )

По поводу Допплера: Если сигнал узкополосный то все элементы его спектра перетерпят оду и ту же сдвижку (из за Допплера).
Для того чтоб определить эту сдвижку, нужно несущую частоту умножить на коэфициент.
Назовем его "мю"

мю= V(T)*[Pk-P]/(c*norm([Pk-P]))

V=[Vx;Vy] скорость приемника (к примеру).
Pk = [Pkx;Pky] коорденаты передатчика (их может быть несколько)
P=[Px;Py] коорденаты приемника в момент приема сигнала
c - скорость сигнала (допустим равен скорости света)
norm это из Матлаба )

Но если сигнал широкополосный то каждый елемент его спектра перетерпит разные сдвижки. Поэтому каждый елемент спектра
должен быть умножен на соответствующий коэфициент. Какой ? Честно говоря незнаю )
Надеюсь что предложеныый он правильный.
Передискретизацию можно делать не только во временной области но и сразу в частотной. (DFT)

По поводу сигмы .... мне кажется ее нужно выбирать в зависимости от того SNR в котором вы желаете проверить результаты.
То есть SNR вы задаете, сила сигнала у вас есть, следовательно можете посчитать силу шума (сигма)
Ivan55
Цитата(KalashKS @ Mar 22 2013, 13:51) *
Гляньте в стандарте DRM приложение B. http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201900...980v030201p.pdf

Спасибо, но там оно таблично задано, а я не могу понять как его расчитывают, может его конечно и просто эмпирически выбирают на основе измерений канала) но все равно какая то теория быть должна...
Спасибо за новую версию стандарта, а то у меня 3.1.1 sm.gif

Цитата(reginil_y @ Mar 23 2013, 05:46) *
Для того чтоб определить эту сдвижку, нужно несущую частоту умножить на коэфициент.
Назовем его "мю"

мю= V(T)*[Pk-P]/(c*norm([Pk-P]))

V=[Vx;Vy] скорость приемника (к примеру).
Pk = [Pkx;Pky] коорденаты передатчика (их может быть несколько)
P=[Px;Py] коорденаты приемника в момент приема сигнала
c - скорость сигнала (допустим равен скорости света)
norm это из Матлаба )

Не совсем понял наличие там "[Pk-P]" и "norm([Pk-P]" ведь "Для того чтоб определить эту сдвижку" нужно "несущую частоту умножить на коэфициент" который зависит от скорости приемника и передатчика относительно среды и скорости света, расстояние то тут причем? может я чего то не догоняю)

Цитата(reginil_y @ Mar 23 2013, 05:46) *
По поводу сигмы .... мне кажется ее нужно выбирать в зависимости от того SNR в котором вы желаете проверить результаты.
То есть SNR вы задаете, сила сигнала у вас есть, следовательно можете посчитать силу шума (сигма)

ОСШ не может быть связано с Доплером(с его распределением) т.е. с сигмой, если так то давайте найдем эту зависимость, я че то не нашел, может плохо искал) ведь шум это случайный процесс который не связан с частотой сигнала, скорее всего там какая то зависимость от колл-ва лучей и их задержки
reginil_y
Цитата(Ivan55 @ Mar 23 2013, 08:15) *
Не совсем понял наличие там "[Pk-P]" и "norm([Pk-P]" ведь "Для того чтоб определить эту сдвижку" нужно "несущую частоту умножить на коэфициент" который зависит от скорости приемника и передатчика относительно среды и скорости света, расстояние то тут причем? может я чего то не догоняю)


Допплер зависит не просто от скорости приемника и передатчика (к примеру если оба будут двигаться с одинаковой скоростью и в одинаковом направлении то никакого допплера не будет). Допплер появится в том случае если приемник и передатчик будут двигаться относительно друг друга со скоростью отличной от нуля.
То есть если радиальное расстояние между ними будет изменяться во времени. В моем примере один (передатчик) стоит на месте а второй (приемник) двигается. По этому относительная скорость (по модулю) в этом случае будет равна
скорости приемника. Не обращайте внимания на расстояния. Это обман зрения ) Сейчас попытаюсь объяснить
К примеру Vy равен нулю. Тогда мю = Vx*(Pkx-Px)/(c*norm(Pk-P))
Что такое (Pkx-Px)/(norm(Pk-P)) ? Это вы сами можете мне сказать...
В любом случае (после того как вы сами себе ответите) видно что мю есть не что инное как проецирование Vx на радиальное направление между приемником и передатчиком с последующим делением на скорость распостранения сигнала в пространстве - в данном примере скорость света. Затем мы умножаем полученный коефициент на несущую и видим то выражение, которое обычно нам показывают когда хотят объяснить что такое Допплер.
В случае если Vy не равно нулю - то оно так же будет проецыроваться на вышеупомянутое радиальное направление (Vy*(Pky-Py)/(c*norm(Pk-P))).

Цитата(Ivan55 @ Mar 23 2013, 08:15) *
ОСШ не может быть связано с Доплером(с его распределением) т.е. с сигмой, если так то давайте найдем эту зависимость, я че то не нашел, может плохо искал) ведь шум это случайный процесс который не связан с частотой сигнала, скорее всего там какая то зависимость от колл-ва лучей и их задержки


Честно говоря я не понял что сигма это допплер. Я подумал что сигма это дисперсия шума.
Tano
Ivan55:
А для чего делать эту передискретизацию? какой смысл она несет? ведь доплеровский сдвиг это сдвиг сигнала по частоте, почему недостаточно просто его сдвинуть по частоте и все.

termit Правильно ответил:
"Достаточно выполнить передискретизацию с соответствующим коэффициентом. "

Передискретизация появляется из-за того, что согласно теории (ОТО или СТО не помню) : на движущемся относительно приёмника передатчике
или отражателе идёт другое время. Которое можно учесть на стороне приёмника изменением времени взятия отсчётов (передискретизацией).
Частотные сдвиги спектральных компонент сигналов лишь следствие "этого другого времени".
Дмитрий_Б
Цитата(links @ Feb 6 2013, 15:28) *
Собираюсь смоделировать сдвиг допплера с помощью фильтра в частотной области. Посделовательность следующая:
1. ПФ над блоком отсчетов входного сигнала.
2. Вычисление для каждой частотной составляющей частотного сдвига умножением на (1+скорость движения/скорость света)
3. Интерполяция значения частотных составляющих на позициях ПФ.
4. ОПФ.

Достаточно ли это для корректного моделирования, может чего то упустил?
Если да, то как можно ускорить п. 3?


Если это обычная узкополосная радиотехническая система, то для всех частотных компонент спектра сигнала сдвиг ~одинаков, и равен Vr/лямда, где Vr - радиальная скорость передающего объекта.
Определитесь с допустимой дискретностью сдвига. Если дискретность, равная 1/длительность_обрабатываемого_блока_выборок достаточна, то просто сдвиньте полученный спектр в нужную сторону на нужное число частотных каналов и сделайте ОПФ. При этом нужно, чтобы в пределах сдвига спектральные отсчёты были ~0.
Дискретность частотного сдвига можно уменьшить, если дополнить исходный массив нулевыми выборками до нужного размера - формулу для дискретности см. выше.
Если дискретность не устраивает, то обнулите вторую (комплексно-сопряжённую часть) полученного спектра, и сделайте ОПФ. Полученный компексный сигнал можно умножать на pow(e, j*2*PI*f*t) - функцию частотного сдвига. При необходимости перейти к исходным действительным выборкам, отбросьте мнимую часть выборок комплексного сигнала.
andyp
Цитата(Tano @ May 6 2013, 17:40) *
Передискретизация появляется из-за того, что согласно теории (ОТО или СТО не помню)


СТО. ОТО учитывает гравитацию как искривление пространства времени из-за наличия массы.

обсуждение в этой ветке несказанно доставило :-)

по теме - коэффициент кd = (1/(1-v/c)) как правило не сильно влияет на расширение полосы в системах связи, которые узкополосны и в которых приемники-передатчики-отражатели движутся не шибко быстро (до сотен км/ч).

Например в КВ: пусть сдвиг несущей 10 Гц для частоты 10 МГц (что весьма типично), тогда кd = 1 + 1e-6. Соответственно, полоса тоже изменится на миллионную часть (для 3 кГц - что опять же типично) изменение полосы будет равно 0.003 Гц, на что большинство моделей (говорю в частности про ITUшные) предлагает попросту забить и не заморачиваться с передискретизацией. Уширение доплеровского спестра замираний (doppler spread) определяется характером отражения от ионосферы.

В случае УКВ и сотовых систем наблюдается аналогичная картина - сдвиг частоты в единицы гигагерц составляет сотни герц-килогерцы что опять проводит нас к кd = 1 + 1e-6.
polyakovav
Цитата
...ITU предлагает попросту забить и не заморачиваться...


Оптимистично, но это они про узкие полосыsm.gif А вот, к примеру, для цифрового ТВ забивать уже не рекомендуют:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла 3.4.10.9 Performance In Time-Varying Channels
На практике, если в алгоритме приемника коррекции нет, то в городе даже отраженка от проезжающих машин заметно влияет на прием.
andyp
Цитата(polyakovav @ May 18 2013, 13:20) *
Оптимистично, но это они про узкие полосыsm.gif А вот, к примеру, для цифрового ТВ забивать уже не рекомендуют:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла 3.4.10.9 Performance In Time-Varying Channels
На практике, если в алгоритме приемника коррекции нет, то в городе даже отраженка от проезжающих машин заметно влияет на прием.


Попробую сказать понятнее (видимо, непонятно получилось)

Рассмотрим сначала просто движение приемника относительно передатчика -
никто и не говорит, что эффект доплера игнорируется. Я говорил о том, что диспресия, вызванная эффектом доплера (разный частотный сдвиг компонент спектра сигнала и, соответственно, уширение/сужение его спектра) игнорируется. Эффект доплера моделируется просто сдвигом частоты принимаемого сигнала, что, кстати, неявно написано и в Вашей книжке - там обсуждается только doppler shift отдельных лучей, ведь частота несущей много больше полосы сигнала.

Теперь про модели распространения -
Там присутствует Doppler spread, вызванный тем, что сигнал каждого луча представляет собой сумму сигналов от многих, движущихся чуть с разной скоростью относительно приемника отражателей. Средняя скорость движения отражателей и скорость движения приемника-передачика относительно друг друга определяет doppler shift.
Doppler spread моделируется умножением сигнала и перенесенного на частоту doppler shift случайного процесса. Опять же, изменение полосы, и, следовательно, тактовой частоты принимаемого сигнала сигнала, вызванное именно частотной зависимостью доплеровского сдвига, игнорируется. В частотной области на baseband мы наблюдаем свертку спектра сигнала и перенесенного на чаcтоту doppler shift спектра замираний, харакеризующегося doppler spread.

Знаю, что вроде бы диспресия сигнала, вызванная именно эффектом доплера (а не doppler spread), учитывается при моделировании акустических каналов под водой и в радарах (хотя это совсем не моя епархия).

PS То, что я сказал хорошо иллюстрирует эксперимент, предложенный FatRobot - мысленно представьте две частоты, разнесенные на deltaF > N*DopplerSpread. C учетом дисперсии от эффекта доплера увидим на выходе канала две частоты, сдвинутые на DopplerShift с разносом больше или меньше deltaF. Без учета - те же две частоты, сдвинутые на DopplerShift, но с разносом deltaF (это то, что предполагает большинство моделей распространения). Если принимаем во внимание DopplerSpread, то вместо палок, соответствующих синусоидам, увидим две разнесенные и сдвинутые СПМ процесса замираний.
Tano
to andyp.
"СТО. ОТО учитывает гравитацию как искривление пространства времени из-за наличия массы."
как-то неконкретно по теме...
Прочитайте "Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория". Справочник. под ред. Я. Д. Ширмана.
В издании 1998 года раздел 9.5.1. "Элементы СТО" стр 193.
andyp
Ширмана под рукой нет. Про релятивистские эффекты можно и в википедии почитать - википедия. Там про сдвиг из-за тангенциальной составляющей скорости пишут доступно вполне. там же и про СТО написано. ОТО не при делах.

Цитата(Tano @ May 29 2013, 15:38) *
to andyp.
"СТО. ОТО учитывает гравитацию как искривление пространства времени из-за наличия массы."
как-то неконкретно по теме...
Прочитайте "Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория". Справочник. под ред. Я. Д. Ширмана.
В издании 1998 года раздел 9.5.1. "Элементы СТО" стр 193.

Tano
"Ширмана под рукой нет"
Помочь ничем не могу.
andyp
Ширман или не Ширман, а передискретизация при моделировании эффекта доплера нужна даже и в классических представлениях, о чем и писал выше. Но при медленно движущихся приемнике-передатчике-отражателях и когда полоса сигнала шибко меньше несущей она как бы и не нужна :-).

PS Ширмана, кстати, посмотрел. Был немало удивлен, что там еще и потенциалы гравитационного поля учитываются при рассчете доплеровского сдвига от поперечной составляющей скорости (это действительно фишка из ОТО). спасибо. но это для меня уже высший пилотаж.
Tano
Ещё раз перечитал "Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория". Справочник. под ред. Я. Д. Ширмана.
В издании 1998 года стр 156, глава 8,8 "Модуляционные эффекты при вторичном излучении" очень толково и просто описаны трансформации времени и
частот. Рекомендую.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.