Добрый день!

Наткнулся я тут на один интересный эффект. Имеем модель демодулятора : Гарднер по тактовой, Tanlock по несущей, TSE LMS эквалайзер для простоты реализации. Модель в приложении.

В модели ошибка для петель по несушке и эквалайзеру вычисляется одним и тем же блоком. В том смысле что жесткое решение по символу для обоих петель общее. Видно занятный эффект : созвездие на выходе эквалайзера стоит, но на его входе крутится, эффект пропадает если отключить адаптацию эквалайзера. Если посмотреть на коэффициенты эквалайзера то видно что фазу крутит именно он за счет центрального коэффициента.

Самое интересное, что амплитуда вращения созвездия на входе эквалайзера по мере продолжительности работы увеличивается и эффект не пропадает даже при сильном заужении петли по эквалайзеру(было 1/2^8, проверял до 1/2^14). Для случая когда частотная расстройка фиксирована и резкой смены частоты, отрабатывают и эквалайзер и петля, но потом эквалайзер быстро возвращается в исходное состояние 0 0 0 0 1 0 0 0. Но если частотная расстройка переменная, то эквалайзер все равно уходит, почему не понятно %(

Понятно что т.к. петли работают с одного детектора ошибки то они начинают бороться друг с другом. Но не понятно другое, почему петля по несушке, будучи более широкой отрабатывает ошибку по частоте, но не отрабатывает ошибку по фазе и этим занимается эквалайзер? Почему амплитуда вращения созвездия на входе эквалайзера увеличивается?

Если же поставить TSE эквалайзер после петли по несушке, то все хорошо работает. Но в этом случае петля по несушке работает по более плохому сигналу, да и как же тогда работают демодуляторы с FSE эквалайзером ?

Может быть у кого то есть ответы на мои вопросы %)

Спасибо.

Вроде бы бывают на форуме люди, сделавшие средства связи для плохих каналов, но ничего не пишут к сожалению.

Надо разрывать такие петли которые регулируют одно и то же, например для эквалайзера использовать критерий Годарда, использовать другие способы подстройки раздельные.

Кстати я проверил ваши линейные модемы, если изменять частоту несущей, они ведут себя точно так же %)
Если петли поменять местами, то тогда петля по несушке будет работать по "плохому" сигналу, а критерий настройки годдарда по ERLE много хуже чем DD детектор, еще и время сходимости намного больше %(

Покрутил тут на модельке простой способ - принудительное зануление мнимой части центрального коэффициента эквалайзера, взаимодействие петель пропадает, эквалайзер работает, но конечно нужно подробнее погонять.

Да, есть такой способ решения этой проблемы, но центральный коэффициент может вырасти где угодно, а неполноценный тап в FIRе не айс для коррекции искажений %)

Использование критерия настройки Годдарда показывает то же самый результат что и DD детектор, но т.к. mu меньше то нужно ждать больше, что бы его увидеть

ЗЫ. Хмм, наблюдая за поведением демодулятора в различных вариантах в железе и в матлабе, пришла в голову мысль, что если эквалайзер занимается подстройкой характеристики петли по несущей? Ну там задержку подправить, фазовую характеристику подкрутить....

Ну речь о TSE, он в данной модели развязан с символьной синхронизацией да и задержку компенсировать не может, не должен вроде бы центральный тап где угодно вырастать, по крайней мере в не слишком плохом канале с доминирующим лучём, но не уверен.



Не понял мысль...

если выключить модулятор, дать искажения, немного подождать и включить модулятор тогда может %)


исполнительный элемент петли по несушке это смеситель на входе RRC фильтра, поэтому тракт петли по несушке получается : mixer-> DDS -> RRC -> symb_recovery-> equ -> Tanlock -> loop filter -> DDS -> mixer. Таким образом эквалайзер является адаптивным элементом петли и по идее может корректировать АЧХ замкнутой петли. Но это только моя версия, как ее проверить пока не понятно %)

Да просто две петли, совместно включённые, которые один и тот же параметр регулировать могут, начинают в противоположные стороны раскачиваться, нужно избегать такого включения.

но в таком случае все FSE/FSE-DFE эквалайзеры для модемов в петлями вида Gardner, M&M, Tanlock, Costas loop не имеют смысла. Потому что FIR в прямой ветви работает интерполятором и фазовращателем. Тем не менее FSE эквалайзеры используются и утыкают по качеству TSE эквалайзеры %) Вот такая вилочка ......

Судя по всему не имеет. Делают периодическую передачу известной последовательности и по ней отдельными синхронизаторами настраиваются без охвата всякими общими петлями.



Сделал эквалайзер с одним коэффициентом и вывел коффициент на scatter, и несущую с DDS на другой scatter, видно что есть момент когда они в противоположные стороны вращаются, и амплитуда раскачки всё увеличивается и увеличивается.

Посмотрите на модем вот этих ребят(PVG310 Datasheet2.2.pdf) у них используется FSE-DFE, несушку восстанавливают Tanlock ом, и детектор для эквалайзера и несушки одинаковый. Эти ребята продают эти модемы всем подряд, врядли они там сделали то, что смысла не имеет %)

Отбой, у них модем построен по другому, они ошибку по фазе корректируют после эквалайзера, а не до. А для частоты используют систему поиска несушки %)

%) Да чего далеко ходить, здесь умельцы есть

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=78867

смотрим сайт в подписи dspman

http://www.integrit.ru/index.php?option=co...d=1&lang=ru

http://www.integrit.ru/datasheet/integrit_...edsp_it2400.pdf

сделали же они его как-то, а КВ каналы очень плохие...

в общем понятно, надо делать систему на двух смесителях. Первый подстраивается по частоте, второй по фазе. Осталось порыться как народ делает AFC для камов %)
С петлей по несушке, основанной на "точках", использовать эквалайзеры до детектора низя %(



Кстати в свете нашего старого разговора о слепых алгоритмах адаптации. Устойчивость алгоритма Годдарда, к ошибке по фазе несущей, может вылезти боком. Эквалайзер может повернуть созвездие, и петля по несушке его не скомпенсирует, т.к. эквалайзер должен стоять вне ее %)

можно простой вопрос? а в чем выигрыш от совместной настройки эквалайзера и несущей?
кстати, если мне склероз не изменяет, в оригинальной статье Годара был раздел по восстановлению несущей

ну эквалайзер и несушка же работают всегда, или вы отключаете эквалайзер по определенному критерию?

хмм, надо глянуть, где то она у меня была. Во избежание недомолвок хотел бы дополнить что в посте про годдарда это относится только к модемам с одним смесителем перед RRC фильтром.


ЗЫ. Годдард корректирует несушку после эквалайзера %)

Напрасно Годарда обижаете. %) Проверил, ждал долго, развязаны петли получаются.



Умножение на несущую стояло перед эквалайзером но после RRC.

не верю, у меня и в матлабе и в железе крутиться, очень медленно, но крутится %), в матлабе смотрел до 1e7, в железе минут 30-40 на полосе 11МГц %) Использовал стандартный детектор Годарда

Да и не обижаю я его, прямо говорю о недостатках %). Он мог бы и предупредить. В доках о модемостроении куча недомолвок (а в доках о линеаризации усилителей раза в 2 больше) %)

вот например в матлабе, если интересно могу привести скан созвездия в железе %)

Ну вращается. Ну и что? Фаза-то переполниться не может

Да действительно есть, не заметил. А в железе получается без специального воздействия как в модели?



Начинает созвездие поворачиваться по которому решение принимается...

Так на выходе эквалайзера оно ведь стоит? Это коэффициенты эквалайзера только скользят вместе с другими внутренними переменными? Или я что-то не понимаю?

Выше на картинке у des00 созвездие чуть повёрнуто, это на выходе эквалайзера и подстройки фазовой, по которому решение принимается, вот его тоже начинает раскачивать туда-сюда с увеличивающейся амплитудой.

Не просто скользит но и возбуждается на какой-то частоте? Интересно взглянуть. Пока что запустил модельку из первого поста - сижу, жду. Ничего не раскачивается и не вращается. Там нужно что-то переключить?

У меня в блоке Phase/Frequency Offset2 не стояла галка freq offset from input port и сигнал соответственно подключить. Ну и ждать долго пока заметно станет.

Да, вращается и разгоняется, спасибо. Если расписать линеаризованную модель слежения за фазой - наверняка вылезет неустойчивый или близкий к потере устойчивости полюс. В петле интегратор фазового компенсатора взаимодействует с дифференциатором, сформированным эквалайзером. В результате внутреннее состояние этой пары и разгоняется. Может быть, постоянная времени контура эквалайзера слишком малая, но нужно расписать всё для понимания.

я к тому, что разные параметры лучше (проще) в разных контурах подстраивать. например, детектор Гарднера не зависит от захвата несущей (ну, в разумных пределах) или как в статье Годара. отсюда и мой вопрос, а что собственно дает совместная оценка (в смысле, в рамках одной петли) параметров?

модель бьется с железом один в один. собран простой стенд: модулятор - СВЧ шлейф - демодулятор, поведение одинаковое.



странно что конвертация в R14 не сработала %)



дык контур несущей и тактовой и так развязан. А вот петли по эквалайзеру и несушке, если эквалайзер стоит до детектора по несущей получаются связанными. И, например, при использовании DD детектора для эквалайзера и Tanlock для несушки начинается борьба петель. Получается интересная вешь : казалось бы эквалайзер хорошо, потому что петля будет работать по восстановленному сигналу, но в то же время из-за того что начинается воина петель эквалайзер это плохо. Даже не смотря на то, что сигнал восстанавливается правильно.

Так может разнести им действительно постоянные времени. Чтобы детектор несущей работал быстро, а эквалайзер - медленно

так развяжите хотя бы как у Годара, еще один смеситель прикрутить

угу и к нему еще систему поиска частоты %)

зачем? AFC раньше должен стоять

ну это если его (AFC) реализовывать. Кстати проверил работу tanlock и гарднера на канале с бегающим спектральным "нулем" 5-10дБ. Даже работает. Т.е. для не сильно плохих каналов можно и TSE эквалайзером обойтись. Сегодня еще погоняю на наклонных спектрах.

Любопытно...
В фильтре эквалайзера комплексный сигнал сопрягается. Это инвертирует знак ошибки фазы. Второй раз знак ошибки фазы инвертируется при вычитании в decision_phase_error_detector1. Больше минусов я в контуре фазы не вижу - интеграторы с плюсами, экспонента, произведение, всё в плюс. Хм... Как же это всё вообще работает?

В dot product есть сопряжение ненужное, тот отдельный блок сопряжения как раз чтобы его компенсировать.

Гы...
Ахренеть...
Угадайте-ка, что это за график?

PS Подсказка в модели

PPS На самом деле модель очень устойчивая. У контура фазового компенсатора есть одно неуправляемое состояние - константное смещение фазы на входе эквалайзера вместе с фазой самого коэффициента. Вдоль этого состояния система может медленно дрейфовать из-за вычислительных ошибок. Скользить с ненулевой постоянной скоростью фаза коэффициентов эквалайзера очевидно не может при постоянстве частоты на входе - ПИ регулятор частоты не позволит.

Всё проще оказалось, ошибка в симулинковском блоке сдвига частоты с внешним входом, на выходе получался нарастающий сдвиг частоты. Если вручную сделать подобный блок, то такая совместная схема эквалайзера и фазовой синхронизации работает нормально. des00, в железе что-то другое у вас...

petrov а вы бы не могли уточнить в чём именно заключается ошибка блока симулинка, он работает не так как указано в документации ?
Заранее спасибо.

Не такой он сдвиг применяет который на входной порт подаётся, при подаче синуса сдвиг частоты получается с линейно увеличивающейся амплитудой.

Хмм.... а у меня так не получается. Вот моделька там амплитуда частотного сдвига остаётся постоянной если входная амплитуда не увеличивается. Как вы добиваетесь такого эфекта ?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла matlab 2006b

В версии R2010a ваш файл показывает увеличивающуюся ширину спектра.

Вот это уже интересно.... Пошёл ставить версию 2010...
Да действительно в версии 2010a имеет место быть ошибка. А я чуть было не собрался на неё переходить

хмм, очень интересно, сей факт в железе мне точно не приснился, все модемщики с отдела его видели и объяснить не могли. Какая именно схема работает? Годдард + tanlock или DD + tanlock?

Не могли бы вы модельку выложить ?

ЗЫ. я использую матлаб 2007а, надо проверить есть ли в нем сей баг.

Да выкладывать собственно нечего, прикрутите свой DDS вместо симулинковского сдвига частоты, все схемы работают устойчиво, центральный коэффициент качается но ни к каким негативным последствиям это не приводит.

Вот именно это и странно, т.е. в состоянии покоя эквалайзер гоняется за фазой. Гуру модемостроители утверждают что это не правильно, не должен эквалайзер при статическом канале так себя вести %)

Вполне ожидаемое явление, можно подобрать коэффициенты петель такие, что это будет практически незаметно.

Кому он чего-то не должен? Неизвестным гуру?
Он не гоняется. Он медленно дрейфует.

На длительных интервалах наблюдения (в матлабе ждать замучаешься %)) это заметно.


Ну можно и так сказать, на полосе 11МГц, созвездие на входе эквалайзера вращается против часовой стрелки со скоростью пара оборотов за ~6 минут. Когда ставишь эквалайзер за петлями, такого дрейфа нет. Что то же является причиной возникновения этого дрейфа?

В модели не видно такого поведения, покачивание происходит в ограниченном секторе и он не увеличивается.




Ошибка слежения ФАПЧ, чем меньше меньше ошибка и mu тем меньше амплитуда качания на входе эквалайзера.

Оборот более чем за миллиард символов.
IMHO просто ограниченость разрядности цифровых сигналов в контуре. Фазовый компенсатор не может абсолютно точно скомпенсировать частоту, вот она и дрейфует. В паре дифференциатор-интегратор есть неуправляемое состояние, из-за вычислительных ошибок оно может дрейфовать. Что тут ни делай - это неуправляемое состояние неизбежно, если нуль компенсируется расположенным далее полюсом. Если же контур фазового слежения полностью замкнут перед эквалайзером, те же ошибки должны приводить не к дрейфу, но к нулеым циклам колебания фазового контура. Так как каждая из петель замкнута по своему фазовому сигналу, они, разумеется, обе не могут дрейфовать. А нулевые колебания, разумеется, заметить гораздо сложнее, чем непрерывный, хоть и медленый дрейф.

Может быть и не нулевые колебания, если шум каждого сигнала существенно превышает его дискрет, но интегратор всё равно интегрирует вычислительные ошибки, и неуправляемое состояние уплывает. Правда, если фаза дрейфует равномерно, это на случайные блуждания непохоже, то есть шум оказывается со слегка ненулевым средним. Так что скорее всего или разрядность тут играет определяющую роль, или смещенность округления отбрасыванием младших разрядов.

С этим, разумеется, можно бороться, для начала реализовав несмещенное округление к четному, добившись случайности блужданий вместо непрерывного одностороннего дрейфа, но зачем?

У контура в нуле один нуль и два полюса. В остатке - один полюс в нуле. В точной арифметике статическая ошибка равна нулю вне зависимости от mu и параметров фильтров.