APCO-25 - возможно ли качественное декодирование с выхода дискриминатора?

APCO-25, возможно ли качественное декодирование с выхода дискриминатора?

Появление программы DSD, которая обеспечивает декодирование стандарта APCO-25, вызвало на нашем(и не только) форуме достаточно бурную дискуссию. Программа обрабатытвает аудиопоток с выхода дискриминатора любого ЧМ(FM) приёмника, и решает вопросы демодуляции и декодирования в реальном времени.

Дискуссия на нашем форуме развернулась относительно проблемы, можно ли с выхода дискриминатора обеспечить качественную демодуляцию и декодирование стандарта APCO-25?

Мы попытаемся ответить на этот вопрос.

Благодаря высокой активности участников нашего форума, есть достаточное количество записей стандарта APCO-25 в формате I/Q, IF и непосредственно с дискриминатора. Достаточное для того, что бы ответить более-менее аргументированно и убедительно.

Модуляция C4FM, которая используется в стандарте APCO-25, очень тесно связанна с модуляцией pi/4 DQPSK, это позволяет демодулировать сигнал как pi/4 DQPSK.

Пример



Но в этом случае, обработка сигнала проводится на нулевоей ПЧ(zero IF) и сам сигнал треубет представления в виде I/Q, или, аналогичные результаты можно получить и на промежуточной частоте(IF).

В то же время, модуляция C4FM представляет собой четырех уровневую FSK, и может демодулироваться как обычная FSK(MFSK)модуляция с использованием стандартного дискриминатора. Это сохраняет совместимость со старыми аналоговыми стандартами.

Как реализована демодуляция в конкретных моделях радиостанций APCO-25, нам неизвестно, но хотя бы оценить, на что можно расчитывать используя только выход дискриминатора, вполне возможно. Нам потрбуются записи сигналов APCO-25, SA, небольшая программа для отображения уровней сигнала с дискриминатора, и немного желания и времени.

Маленькая программа написана специально под эту статью, и имитирует простой демодулятор, выводя на экран уровни с выхода дискриминатора, с необходимой тактовй частотой.

На сигнале очень хорошоего качества, после всех необходимых преобразований в SA получаем следующие результаты.

Выход с дискриминатора после фазового детектора.



Результат демодуляции.



На верхнем изображении выделена часть соответсвующая точной тактовой синхронизации, это лучшее, что можно получить на этом сигнале. Полная синхронизация показана на нижнем рисунке.

Очевидно, что ошибок демодуляции не избежать, хотя в общем и целом результат удовлетоврительный, но для сигнала такого качества, какой выбран для примера, это просто недопустимо. Разумеется, учитывая мощное помехоустойчивое кодирование, которое используется в стандарте APCO-25, декодирование возможно будет проведено достаточно качественно. Однако, так же очевидно, что получение битового потока с выхода дискриминатора, без какой либо обработки крайне нежелательно.

Простая, предварительная, более-менее оптимальная фильтрация, резко повышает шансы на безошибочную демодуляцию.



Почти идеальная картина. При хорошо организованной тактовй синхронизации, сигнал будет демодулирован весьма качественно. В программе имитаторе результаты которой приведены, тактовая синхронизация очень простая.

По стандарту APC0-25, после дискриминатора, необходим RRC фильтр с параметром альфа = 0.2. Однако, совсем не обязательно использовать именно RRC фильтр, как уже говорилось, любая оптимальная фильтрация дает очень хорошие результаты, и резко повышает качество демодуляции.

Казалось бы, ответ на вопрос получен, с выхода дискриминатора можно получить качественный битовый поток и качественное декодирование, но ответ будет не полным, если не рассмотреть другие аспекты и проблемы которые существуют.

Дело в том, что сигнал, который мы взяли для примера, слишком хороший, и не отражает всех проблем демодуляции.

Другой сигнал , такие встречаются очень часто.

После всех преобразований и оптимальных фильтраций, результат примерно такой.



Разумеется, ошибки демодуляции будут, но их можно минимизировать или вообще избежать, обеспечив в демодуляторе слежение за параметрами сигнала и коррекцию уровней принятия решения. Так как простая, жесткая логика, которая отлично работает на качественных сигналах, в этом случае работать не будет.

Подобные сигналы встречаются очень часто, с большими или меньшими искажениями, их происхождение мне неизвестно, но предполагаю, что это результат работы различных репитеров, возможно не исправных или не сертифицированных, и/или особенности распространнения сигнала. Сигналы подобного качества, естественно имеют гораздо худшие параметры помехоустойчивости и надежности.

Выход дискриминатора безусловно может быть использован для декодирования APCO-25, но качественная реализация, задача не такая простая как может показаться на первый взгляд, и требует серъезного подхода.

Поскольку мы получили несколько писем, относительно вопроса преобразования битового потока APCO-25 полученного в SA с фазового демодулятора, то привожу карту преобразований в биты.

Сигнал APCO-25 демодулируется в SA, в относительном режиме, так, как изображено на первом рисунке в этой статье. В этом случае соответствие реальных дибит и позиций углов следущее:

0 - 10
1 - 00
2 - 01
3 - 11

Не забывайте, что возможна инверсия сигнала, тогда значения будут другие

0 - 00
1 - 10
2 - 11
3 - 01

Определить инверсию можно косвенно по сериям нулевых бит которые всегда присутствуют в битовом потоке APCO-25, не менее 15-20 бит подряд. В неивертированном сигнале, в потоке с демодулятора SA, это соответствует серии из 1, в инвертированном серии 0, длинна этих серий не менее 7-10 символов(15-20 бит).

Собственно и все.

Удачи.

© getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.