делаю OFDM-модем, никак не могу получить приличного созвездия на выходе эквалайзера. модель в матлабе и моделсиме есть и работает нормально, а вот при задействовании ВЧ-тракта (модулятор, аттенюатор,МШУ, смеситель, фильтры, УПЧ) получается фигня. вот пример созвездия (BPSK):

а вот "идеальный" сигнал - передатчик замыкается по цифре на приемник (в моделсиме примерно так же)

ВЧ тракт настроен на максимальное усиление, SNR пока не фонтан, но на полном размахе АЦП где-то дБ 60 есть. первая картинка соответствует примерно -6 дБ от полного размаха АЦП.
Видна заметная амплитудная составляющая (неравномерность по амплитуде ~2,5 дБ), эквалайзер (в полосе передается 6 маркеров, непрерывка, по ним линейно интерполируется АЧХ) не помогает.
если сравнить спектры:


то, похоже, неравномерность в полосе смахивает на белый шум. но амплитуда великовата и явно не соответствует измеренному SNR.
у меня настало "творческое пол-шестого", м.б. у кого-нибудь есть идеи?
в аттаче дампы данных и матлабовский скрипт для симуляции.

Как оценивается ЧХ канала?

по амплитуде маркеров (она постоянная), потом интерполируется

Как пилоты усредняются?

скользящее среднее. пробовал с разной шириной окна от 1 до 16 - без изменений. то, что на графиках выше - без усреднения

При шуме должно влиять, без усреднения пилотов по нескольким символам оценка ЧХ будет плохая.

да, но я загнал приемник в такой режим, когда SNR высокое. и все равно фигня. если бы была плохая оценка АЧХ, то соседние бины различались бы мало (а не как на 3-й картинке), ошибка бы плавно менялась. я вообще отключал коррекцию амплитуды - то же самое. какая-то поганка в тракте сидит, но не могу понять, какая.

Аналог вылизывать, имбаланс, нелинейности, фазовые шумы, наводки и т. п.

вот с этим и вожусь. хотелось бы понять, для чего характерна такая ошибка по амплитуде

Можно чистый синус сгенерить, обычный QAM, посмотреть как они через аналог проходят.

Проверьте линейность тракта. Выставьте амплитуду синуса, посмотрите результат, снижаете амплитуду синуса в 2 раза (например, ну я так делал), смотрите результат, должен быть в 2 раза ниже. И так в нескольких местах полосы пропускания. Обратите внимание, чтоб палка синуса не влияла на соседние бины.
Если есть смеситель - переносите частоту? Уверены в правильном (точном) переносе? Если переносить неточно (даже 1-2% от расстояния между частотами) уже испортится созвездие. Неточный перенос будет виден на отдельном бине, этот бин будет большой, а соседний - поменьше. Фазовый шум гетеродина смесителя тоже также будет влиять - бин размазывается по соседним.
Пик фактор сигнала какой? Нет ограничения сигнала тракте? Нет переполнения АЦП (даже кратковременного, на 1-2 отсчетах)? А фазы не интерполируете между пилотами?

Извиняюсь, пост выше написал с другого компьютера. Кстати вот как переполнение в цифровом фильтре на нескольких отсчетах перед ффт влияет на созвездие.

по синусоиде ничего плохого не видно. хотя, как я понимаю у OFDM пик-фактор в принципе хреновый, так что как версия очень даже пойдет.

точность установки частот порядка 5 ppm, должно хватать. к тому же я делал на модели sweep по частотам гетеродина, если и не оптимум по частоте, то близко. все запитано от одного опорного генератора.

об этом я не писал выше - был грешок, у гетеродина на передатчике плохой спектр был. при этом точки созвездия были круглыми, как при awgn, но большими. после устранения косяков точки стали похожи на эллипсы, т.е. превалирует амплитудная компонента. джиттеры сейчас такие (гетеродин передатчика, гетеродин приемника, клок АЦП) 0.277, 0.247, 0.156 гр. rms. вроде прилично.

нет. в цифре тоже уверен - с моделью совпадение практически полное.

интерполирую.

в общем пока склоняюсь к нелинейщине в тракте, будем искать.

Если действительно нелинейный тракт - то либо количество пилотов увеличивать, либо вводить предискажения, хотя в последнем случае АЧХ/ФЧХ самого канала потом будет влиять также, а то и хуже.

Извиняюсь,это картинки с вашего демодулятора?Вы же говорили что mer получаете около 40 дБ?

это дело можно как-нибудь промоделировать? у меня есть расчетные данные по P1, IP3 - криминала явного нет. какие еще можно померять искажения, и как их увязать с OFDM?

В симулинке есть нелинейные модели усилителей. Возмите свой демодулятор с modelsim пристегните к simulink. В симулинке поиграйтесь нелинейностью тракта и будет видно оно или нет.

Уровнем сигнала пробовали играться? Может все-таки где-то ограничение происходит? На мой взгляд -6 дБ от полного размаха АЦП - многовато .

пробовал, исключил тракт передатчика. за исключением модулятора, но это отдельная тема. -6dB -это по пиковой мощности, переполнения точно нет. сейчас переделаю передатчик прямо на ПЧ, выброшу пол-приемника.


паяльник ближе на выходных помоделирую

Если есть аналоговые квадратурные модулятор-демодулятор то скорее всего нужно будет имбаланс компенсировать в цифре.

так, уже интереснее. выбросил МШУ и смеситель, петля по промчастоте:

правда, гетеродин передатчика внешний сейчас, с лабораторного генератора.


а куда ж без модулятора. коррекция по постоянке есть, но возможности ограничены разрешением ЦАПа - 10 бит. у модулятора есть еще разбаланс по амплитуде - для подавления всякой дряни надо Q делать 697 мВ при номинальных 700 мВ на I - этого я пока не делал.

Я же написал, что такой эффект (mer около 19-22дб) - если усиление увеличить до такой степени, когда переполнение возникает. Понятно что в нормальном режиме я не буду такое усиление делать - переполнений в нормальном режиме нет, соответственно картинка созвездия чистая - точки как точки.

По теме: такая картина может быть когда между пилотами АЧХ/ФЧХ перегибы имеет. Судя по первым картинкам (там просматриваются линии в скоплении точек) шума в тракте мало(иначе линий бы не видно было, просто пятно), именно АЧХ/ФЧХ кривые, хотя конечно могу ошибаться - выводы по своему опыту делаю.
Да, и все-таки попробуйте пик-фактор снизить, ведь если переполнений нет, то в аналоговом тракте при пиках серьезные нелинейности могут быть. Обрезание пиков хорошо портит картину созвездия. Попробуйте рандомизировать данные, сделайте позиции пилотов нерегулярные, несимметричные относительно центра спектра.

имеет, на последней картинке видна волнистая АЧХ - ПАВ-фильтр. ну, и смеситель похоже мне подгадил



данные рандомные. или вы про пилоты? кол-во пилотов, видимо, придется увеличить

Он не только по амплитуде но и по фазе, оставьте один пилот тон, а остальные поднесущие занулите, на анализаторе спектра увидите недодавленный образ пилота.

И пилоты, и данные рандомные желательно делать, и позиции пилотов тоже несимметричные. Пилоты рандомизировать например через ПСП. А у Вас полоса-то какя? Посмотрел еще раз на АЧХ - гуляет в пределах (по графику) +-300..400 ед., у вас разброс точек примерно 150-200, вроде вяжутся эти цифры. Похоже все-таки из-за АЧХ. Желательно чтоб по крайней мере перегибов между пилотами не было.

UPD: а по времени-то точно синхронизируетесь, не захватываете куски соседних символов?

сейчас 3МГц, потом буду переделывать на 12


а есть какое-нибудь чтиво на эту тему?


да, сейчас я вообще с моделью приемника в матлабе работаю. а в железе начало фрейма определяется с точностью примерно 10^-3. двигал на +/- 3 отсчета - одинаково.

На 3 МГц 4(6) пилотов конечно мало. Насчет чтива не скажу - все что написал сам выстрадал, без чтива. Понял что надо ВСЕ нерегулярное делать.

Может и не мало, от модели канала зависит.

Ну если канал - это прямая видимость, то не мало (ито судя по неравномерности АЧХ фильтра мало), а если город со всеми его переотражениями, затуханиями, помехами - на выходе такая каша, что и 10% под пилоты - под вопросом, хватит ли.

В данном случае количество пилотов соответствует максимальной разности путей между лучами примерно в 500 метров. Тратить ресурсы модуляции на исправления ЧХ фильтра как-то не правильно.

кстати, как это принято делать? зашить табличку с ЧХ, обратной к фильтру?

Похоже это и имеется ввиду, но это не правильно. Я по такой же схеме шел - плохо. ЧХ от экземпляра к экземпляру меняется, каждое устройство получается индивидуальное, кроме того ЧХ зависит (не сильно, но все-таки, подозреваю как раз в пределах заявленной неравномерности полосы пропускания) от температуры. А у Вас модель канала на Вашей несущей есть? Если да, то посмотреть как она искажает ЧХ. Если искажения (расстояние между перегибами ЧХ) по частотной оси близки по значению к ЧХ тракта - тогда только пилотами исправлять, тракт все равно ЧХ изогнет. Если перегибы модели канала реже - тогда смысл есть с трактом шаманить. Вообще у Вас стандарт какой-то или как? Если самопальный OFDM - надо смотреть оптимально ли выбрана полоса, расстояние между несущими для использования в конкретных условиях (город, поле) именно на Вашей несущей, т.е. с учетом поглощения и отражения волн в этом диапазоне этими условиями. Сколько я знаю, в стандартах на предмет оптимальности этих параметров какие-то исследования проводят. Подозреваю что исходя из этого вытекают требования к тракту и его отдельным компонентам (например фильтры под тот же wifi), а также к количеству и расположению пилотов и т.д.

ну, это проблема решаемая - калибруем в лабораторных условиях, в т.ч. и по температуре (термометр на плате есть).

в том то и дело, что нет. предполагалось что плата будет комплектоваться доп. конверторами частоты для переноса в произвольный диапазон. соответственно и моделей куча, на каждый конкретный случай своя. так что должна быть реализована возможность гибко менять параметры модуляции. и это я пока не сделал

Да бог с ним с диапазоном, а условия какие предполагаются? Я думаю параметры гибко менять есть смысл в условиях помех, отражений, избирательных затуханий (город). А ести по прямой (какая нибудь точка-точка через вышки) то только преносом частоты и отличаться будут.
А насчет калибровки - не уверен, что ЧХ будет у разных экземпляров одинаково от температуры меняться, хотя это только догадки. Ну и если мелкая серия - вообще пофиг. Откалибровать каждый.

город маловероятен. но один из потенциальных заказчиков - вояки. что они выдумают, какие условия - никому не известно. ну и насчет простоты ситуации "точка-точка" - рассказывали мне про случай, когда на трассе построили высотку (спустя несколько лет после установки линии). условия распространения изменились существенно

это вообще прототип

в общем, я подбил бабки: за паразитную АМ несет ответственность смеситель, надо пересчитать динамику. оставшая часть - ПАВ-фильтр на пару с эквалайзером. последний совсем не компенсировал первый, кое-где даже наоборот.

Буржуи наверняка калибруют в микросхемах много чего в процессе работы.

Есть ещё такое направление в обработке OFDM сигналов CHANNEL SHORTENING.