Добрый день!

В приложении статья о коррекции квадратурных искажений фазы и амплитуды в приемнике, со схемами и результатами. Вопрос, вызвавший у меня подозрения, это метод оценки искажений фазы с помощью расчета крос-корреляции (раздел 2.1) между квадратурами. Судя по всему этим методом автор предлагает оценивать проникновение квадратур друг в друга, полагая что они раскоррелированы. Пробежался по другим материалам из гугла, все предлагают использовать аналогичный подход.

Но, тот же автор ссылается на DVB стандарты, а там передается радиокадр, который в качестве преамбулы использует бинарные последовательности, когда в квадратурах передается одинаковая информация. Это вызовет смещение оценки искажения фазы. Да и даже если убрать вставку преамбул, а подать просто сигнал с шумом, будет уход оценки искажения, т.к. в моменты когда знаки в квадратурах будут одинаковые оценка будет уходить и никаким усреднением это не убрать. Собрал модель в симлинке, которая подтверждает предположения(Если интересно выложу).

Собственно вопросы :
1. не лукавят ли авторы, когда докладывают о хороших результатах (в том числе на графиках) работы подобных корректоров?
2. Какие другие есть способы слепой коррекции квадратурных искажений (без демодуляции сигнала)?

Спасибо.

Сам думал, когда понадобится, использовать такую схему. Видимо, в очередной раз изобрел велосипед.
Делал простую модель в матлабе для OFDM сигнала, работала довольно неплохо. Но для OFDM предположение некоррелированности квадратур является справедливым.
В рассмотренном случае, наверно, можно отбрасывать преамбулу перед оценкой рассогласования, считая, что на первичную синхронизацию разбаланс сильно не повлияет.

Это уже по факту демодуляция сигнала, если связываться с демодуляцией то гораздо эффективнее сделать квадратурный эквалайзер. Интересна именно слепая коррекция. Для случая например 8ми разнесенных приемников, с квадратурными АЦП, которые льют поток без обработки через 10G оптику на модуль обработки.

Посмотрите, как сделано в DDC у GC/TI и у Harris/Intersil. Там именно так.

Здесь аналогичное решение
http://www.analog.com/static/imported-file...eets/AD6636.pdf

Что касается преамбул, то можно выключать слепой оценщик на время их передачи.
8 разнесенных приемников могут и не корректировать квадратуры полностью самостоятельно, а получать значение корректирующего коэффициента извне.

Спасибо посмотрю.

в этой доке ничего не говориться о методе вычисления фазы

Сам корректор, который там изображен понятен и очевиден. Вопрос в методе оценки фазы

Это уже по факту демодуляция, интересна полностью слепая реализация, без привязки к тому, что летит в радиоканале.

Вы там обратили время на постоянную времени интеграторов в оценке мощностей/кросскорреляции? - десятки тысяч символов. Видимо, при таком усреднении преамбулы не сильно на оценку влияют (хотя я не знаток dvb-шного сигнала)

Даже если убрать преамбулу, вопрос раскоррелированности каналов не решается, оценка стабильно уплывает. Модель в приложении, требуется не ниже 2007а. В модели искажения выключены, но оценку стабильно тянет в сторону.

ЗЫ. Как раз в модели модель с преамбулой и показана, забыл про мануал свитч в модуляторе понаблюдаю за шумом...
ЗЗЫ. И в случае BPSK такой корректор получается бесполезным, не смертельно, но тем не менее.

Значит для слепой оценки берите ту часть полосы сигнала или принимаемого диапазона, для которой эта оценка будет выполняться, где квадратуры будут некоррелированны.

Или пилот-сигнал ставьте на приемном конце в аналоговом тракте, специально, чтобы оценить дисбаланс. Ваш большой друг Незами об этом писал.

К сожалению посмотреть не могу - нет никакого матлаба. При действительно случайных данных на входе модулятора и достаточном усреднении кросс-корреляция должна быть близка к 0.

Попробуйте для начала посмотреть на arccos(cross(I,Q)/(auto(I)*auto(Q))), здесь auto(x) - оценка автокореляции, cross - оценка кросс-корреляции, полученные при достаточном усреднении. Если тут будут получаться предсказуемые значения (cross(I,Q)/(auto(I)*auto(Q)) должна быть близка к 0 при отсутствии фазового сдвига), то и остальное заработает, как написано в статье.

PS не переносите строго в 0. Тогда появятся биения синуса и косинуса и будет что усреднять. Доперенесете в цифре потом.

А если из-за Допплера или смещения гетеродинов все же попадет в 0?

Взять с запасом. Макс. допплер и смещения предсказуемы.

А как быть со спектральной составляющей, которая все же окажется в 0 при смещенной опоре?

Ну DC offset correction перед оценкой разбалансов никто не отменял. Его ж делаем все равно? А кстати делает ли ее ТС?

1. Я немного не это имел в виду: вы сместили опору, и в окрестность 0 стала попадать другая часть спектра сигнала с коррелированными квадратурами.
2. Слишком всё это хлопотно.. или желания ТС слишком изысканы.

Хмм, попробую обойтись без околонулевой ПЧ, все равно стабильности генераторов дадут большие смещения на моих частотах (до 40ГГц)


Заложены коррекции :
RX/TX dc offset, RX/TX quadra gain offset, RX/TX quadra phase offset, эквалайзирование, коррекция ФШ, XPIC+MIMO.


Надо как то QAM1024 принять с хорошим качеством.

Да я хоть убей не понимаю (может, пятничная тупость), как квадратуры окажутся коррелированными если
а) на выходе квадратурного смесителя подавлены компоненты около 0
б) есть любая модуляция



все равно, то что около нуля будет неюзабельно из-за протечек гетеродина на вход смесителя и разбаланса смещений adc. Лучше low-IF делать, если есть возможность.

.

Это ясно. Я имел в виду случай отсутствия дисбаланса. Непонятно, почему в отсутствие дисбаланса и при скомпенсированном dc кросс-корреляция квадратур ТС не равна 0. Хоть у него BPSK, хоть что другое.

Это следствие алгоритма вычисления: ошибка по фазе ~= E[Re * Im]/[E[Re^2]*E[Im^2]]. При наличии корреляции в каналах E[Re * Im] всегда будет больше нуля и какое бы ни было усреднение оценка всегда будет смещенной.

А причем здесь дисбаланс?
I1 и Q1 - это коррелированные модулирующие последовательности в квадратурах. я все об этом.
Если вы будете смещать частоту, то ваш детектор все равно вам будет показывать, между квадратурами есть сдвиг по фазе.

а почему оценку тянет куда-то при некоррелированных последовательностях... ошибка наверное где-то

Написал выше что ошибся, забыл выключить добавление преамбулы в радиоканал. При выключенной преамбуле все норм. Но такие потоки в современной связи редкость. Поэтому и задался вопросом, как автор предлагает использовать это в DVB с его длинными преамбулами.

А так, если работать с демодулированными сигналами, то квадратурный эквалайзер по решениям достаточно хорошо отрабатывает квадратурные искажения вызванные как приемником так и передатчиком.

Можно философский вопрос: зачем всё это нужно? Почему бы не использовать широко используемую ныне технику обработки сигнала на ПЧ? По-простому: дискретизация на ПЧ, затем использовать цифровой гетеродин и затем - цифровой фильтр?

Ну так BPSK и не искажается.



Тут наверное частотно зависимый имбаланс надо компенсировать?



Например есть готовые приёмники в одной микросхеме, только FPGA подключить, имбаланс компенсировать не большая проблема.

Спасибо. Видимо, все-таки пятница.

Как раз от нее сейчас многие отказываются. Вопрос цены. Положим полоса 50МГц. Если делать на ПЧ с одним АЦП то нужен АЦП с тактовой порядка 200МГЦ, с аналоговой полосой в зависимости от используемой зоны найквиста. В случае квадратурного АЦП нужны АЦП на 100МГц, с аналоговой полосой 50 МГц.
Да и оцифровка на ПЧ не решает проблемы использования квадратурного модулятора в передатчике. А если делать ПЧ и в передатчике, то требуется соответствующий ЦАП и подавление зеркальных каналов.


Искажается, просто корректируется АРУшкой

Немного плаваю в терминологии. Что есть частотно зависимый разбаланс ? Выше писал какие виды искажений корректируются. Сейчас я уперся в желание сделать слепой корректор фазового разбаланса квадратур, без демодуляции сигнала. Но судя по всему это, простыми средствами нереализуемо Особенно в шумах.

Квадратурные каналы ещё имеют не идентичные частотные характеристики, разбаланс будет зависеть от частоты, грубо нужно в каждой паре полос симметричной относительно нулевой одельный компенсатор со своими коэффициентами.






Почему? Недостаток только скорость сходимости, преамбулы вы вроде сами конструируете.

В статье, судя по картинкам, моделирование проводилось для потока случайных символов.

Если преамбулы мешают, то при начальной синхронизации видимо ловить преамбулу без коррекции квадратур, если это возможно, затем корректировать квадратуры, вырезая преамбулы.

вопрос поизучаю, но что-то мне подсказывает что FSE эквалайзер сможет решить эту проблему. лет 7 назад делал уже модем на нуле, там таких проблем не припомню.


Похоже что есть небольшое недопонимание. Определение момента появления преамбулы уже по факту демодуляция. Но при этом, что бы определить преамбулу, желательно как минимум спуститься до согласованной полосы, попутно убрав расстройку по символьной несущей. Если все это сделать, то считать корреляцию между Re и Im компонентами уже не имеет смысла, т.к. по факту опустились уже до точек созвездия, а дальше банальным lms ом, разложили ошибку по точке по частям.

Под слепым я понимаю метод коррекции сразу за АЦП (ну максимум фильтрация для ограничения полосы). Реализация такого корректора позволит реализовать многоканальные разнесенные приемники, без демодуляции сигнала в каждом. Подобное может быть использовано в многоканальных системах, когда на каждой антенне свой АЦП с модулем обработки и оцифрованный сигнал с других модулей передается по кабелю связи. В этом случае, требование на синхронизацию радиосигнала в каждом модуле обработки можно не выполнять и без проблем складывать сигналы из антенн на пространственном эквалайзере.

Этот метод удобнее чем демодуляция в каждом модуле, т.к. ее в модуле может и не быть. Также это удобнее чем демодуляция всех каналов в одном модуле, т.к. требует меньше ресурса и нет априорной информации о том, какой конкретно сигнал летит в каждом канале.

Кто заставляет использовать неудобные преамбулы?

Да я предлагаю всего-то поставить СФ на кусок преамбулы паралаллельно с оценивателем разбаланса. Если порог превышен (порог можно на мощность входного сигнала нормировать, если АРУ нет), то просто не обновлять оценки разбаланса и пропустить некоторое количество символов (длину преамбулы минус то, что уже влезло в фильтр). При этом сам разбланс продолжать корректировать полученными ранее оценками.

Смотря что понимать под словом неудобные. С бинарными преамбулами хорошо работать, они просто выделяются, позволяют решить кучку задач. В том же стандарте DVB указаны бинарные.
Если взять что-то вроде CAZAC последовательностей, то мне не нравится ресурс и качество результата. Судя по моим экспериментам у CAZAC последовательностей есть недостаток, который мне не понравился. Поэтому выбрал бинарные, сформированные на BPSK. Но спасибо за совет, посмотрю а сторону замены BPSK на AQ-QPSK, может быть там будет другой результат.


Это понятно, но это будет работать только в идеальных условиях. При реальной работе с расстройками частот, соседними каналами и отношении сигнал шум ниже 8-10дб, все развалиться до обрыва связи.

Есть подозрение, что в описанных условиях выкусывать куски преамбул и не придется. При 8-10 dB SNR можно будет позволить себе посильнее ошибиться с оценкой разбаланса. Частотынй сдвиг вероятно тоже улучшит оценку, декоррелировав квадратуры.

Это можно проделать в выложенной модели. Это приводит к тому, что корректор вносит искажения, упирается в порог разрешенного диапазона регулирования и остается там. В итоге ухудшается качество связи даже на QPSK.

Нет, значит нет. Как уже писал, к сожалению посмотреть модель не могу.

Кстати можно попробовать с бинарными последовательностями модуляцию pi/2 BPSK. Что за недостатки с CAZAC?

порою в эту сторону.

искал недорогой(по ресурсам) способ синхронизации к радиоканалу и коррекции расстройки несущей частоты в широких пределах (10-20% от символьной) при отношениях с/ш порядка -6 -10 дб. Метод коррекции самый дешевый : согласованный фильтр -> съем модуляции -> анализ фазы.
Мои модели показали, что последовательности типа CAZAC по характеристикам обнаружения обладают намного более широкой полосой, что хорошо. Но начиная с определенного значения расстройки несущей, пик на выходе согласованного фильтра сдвигается на символ в одну из сторон. Что при съеме модуляции дает не верный результат. Этот порог приблизительно равен ширине полосы бинарной последовательности. Ну а если нет разницы, то зачем "платить" больше ?

Для положительных сигнал-шум предопчитаю пользоваться трехэтапными процедурами - на первом использую нечто вроде метрики Schmidl-Cox, робастной к многолучевости и частотному сдвигу. Здесь оцениваю сам факт наличия повторяющихся сегментов преамбулы и грубо частотный сдвиг. Затем, на втором этапе - допоиск согласованным фильтром с некогеретным накоплением и уточнение оценки частотного сдвига. Третий этап - когерентное накопление выхода согласованного фильтра.

Отсюда любимая преамбула - повторяющиеся последовательности CAZAC.

PS хотя частотная расстройка в 10-20% символьной для такого метода великовата.

Спасибо за направление изучения, покурю что там к чему. В CAZAC почти все хорошо, но вот наличие комплексного согласованного фильтра, требует много ресурса, особенно при высоких символьных частотах(когда нет запаса на оверсемплинг) и низких отношениях сигнал шум (когда требуются преамбулы > 64 символов)

Дорогой фильтр - плата за нулевую автокорреляцию. Ничего не поделаешь. Меня спасает, что полосы в последнее время у меня узкие, ну и допоиск фильтром только в окне делаю.

Надо искать быстрые алгоритмы. Мне больше не нравятся большие боковики за пределами нулевой зоны автокорреляции, плохо для обнаружения.

Есть класс алгоритмов на бинарных последовательностях, позволяют хорошо работать, в том числе при больших расстройках и низких отношениях с/ш. Детали раскрыть не могу, по голове настучат.

Да ладно, это и так все знают.

Может быть, но все равно раскрывать детали в открытом доступе не буду

Я такую штуку делал в своем приемнике Пион-DSP, работает, полный автомат. Исходники Пион-DSP открытые, лежат на моем сайте rx9cim.ucoz.ru . Приемник предназначен для приема станций КВ диапазона в режимах SSB, AM, FM, CW. У алгоритма куча своих особенностей, у меня по крайней мере в лоб он не заработал, пришлось обвешивать кое-что критериями. Почитайте статьи Маркуса Виндиша и Герхарда Феттвайса. Там правда много статей, они однотипные, но в какой-то из них есть ошибки, причем принципиальные. Можно здесь почитать : http://www.qsl.net/ik1xpv/dsp/pdf/aiqben.pdf

Спасибо, ознакомлюсь. Тоже внес кое какие поправки в алгоритм и он заработал

Как фильтровать семплы с учетом цифрового гетеродина?

Тоже заинтересовал этот вопрос. Как вы думаете, а удастся ли добиться приемлемого качества если:
1). один раз измерить все составляющие погрешностей разбаланса I/Q.
2). константными значениями компенсировать имеющиеся погрешности. Без автоподстройки.

Нет.

Я делаю коррекцию интерливинга двух АЦП по такому принципу. Там примерно то же самое - разброс ФЧХ,АЧХ и т.д. Всё прекрасно компенсируется.
А здесь есть динамически изменяющиеся параметры? Я пока совсем не в теме. Почему нет?

Рано или поздно всё поедет из-за температуры, старения и т. п.