Выход дискриминатора и программное декодирование.

Выход дискриминатора и программное декодирование.
Модуль FSK-2 демодулятора в SA.


Мы еще раз рассмотрим некоторые аспекты декодирования различных сигналов с выхода дискриминатора. Все ниже сказанное имеет прямое отношение к любому сигналу, но в качестве примера возьмем хорошо известный, и главное доступный сигнал APCO-25.

С введением в SA модуля FSK-2 демодуляции, все легко проверяется и повторяется. Я возвращаюсь к APCO-25 еще раз, по двум причинам.

Во первых: выводы предыдущей статьи проверить было невозможно, так как не было соответствующего инструмента, сейчас такой инструмент есть и доступен каждому.

Во вторых: мы подтвердим предыдущие результаты и глубже рассмотрим проблему выхода дискриминатора и декодирования, так как проблем больше чем кажется. И на примере APCO-25 это очень хорошо видно, но еще раз подчеркну, это стандартные проблемы любого сигнала снимаемого с дискриминатора. Кроме того, я хочу показать, что демоудлятор FSK-2 предназначен, и создавался, не только для демодуляции. :-)

Практически идеальный сигнал стандарта APCO-25 запись в IF виде. Эта запись сделана непосредственно с терминала, то есть не присутствуют ни какие ретрансляторы или репитеры. Лучшее качество вряд ли можно получить, если только не синтезировать сигнал напрямую.

Функции дискриминатора в SA выполняет фазовый детектор. Он обладает очень высокой линейностью и широкополосностью - практически идеальный дискриминатор.



Получаем тактовую частоту манипуляции, и вызываем вьювер формы сигнала, для установки масштаба или коррекции смещения сигнала. Так же из этого модуля вызывается модуль FSK-2 демодулятора.

Измеренное значение тактовой частоты автоматически заносится во все другие модули где оно использутся. Если измерений не делать, то по умолчанию значение Br равно 33 Гц, и потребуется ручной ввод в других модулях.



Если требуется, а обычно это так, предварительное масштабирование по вертикали и смещение сигнала относительно нуля, проводятся в модуле вьювера формы. В нашем случае, необходимо поднять амплитуду, смещение относительно нуля коррекции не требует, так как если и есть, то не значительное.



После необходимых коррекций, вызвыаем модуль FSK-2 демодулятора, где после точных установок получим объективную картину распределения уровней модуляции C4FM в моменты точной тактовой синхронизации.



Как отмечалось выше, сигнал имеет практически идеальное качество. И не смотря на то, что можно провести безошибочное декодирование, так как уровни все таки относительно хорошо и полностью разделены, это очень и очень плохой результат.

Я сознательно акцентирую внимание на том, что и сам сигнал имеет очень высокое качество, и фазовый детектор обладает крайне высокой линейностью, только для того, что бы показать, что даже в таких идеальных условиях, просто выход, даже с идеального дискриминатора мало пригоден для практического использования. Требуется пре-процессинг, проще говоря, соглассованная фильтрация. Без этой процедуры, шансы на качественное программное декодирование крайне не велики, даже на идеальных сигналах.

Стандартом APCO-25 предусмотрено использование RRC фильтра с альфой = 0.2

Мы рассмотрим, использование как регламентируемого фильтра, так и использование того, что есть под рукой. Под рукой у нас в SA, есть две возможности.

Первая, использовать фильтры селекции/режекции основного рабочего окна, эти фильтры имеют очень высокий порядок и обладают очень хорошей прямоугольностью.

Вторая, использовать фильтры входящие в состав вьювера формы. Эти фильтры обладают гораздо менее жесткой характеристикой, и многократное их использование может дать более оптимальные результаты.

Обращаю внимание, мы не пытаемся обосновать использование SA для этих целей, нет, задача совсем другая, используя возможности SA определить, что нужно для качественного декодирования, и на что можно расчитывать если что-то не так как должно быть.

Как будет показано ниже, и это логично, нужно как минимум, следовать стандартам и рекомендациям производителя.

Четыре цикла фильтрации в модуле вьювера формы, мягкий фильтр



Вырезание всего что выше сигнала, жесткий прямоугольный фильтр основного рабочего окна



Использование регламентируемого RRC фильтра, мы обязательно встроим этот тип фильтров в будущем.



Наглядно видно, что использование любого фильтра только улушает картину. Лчушие результаты получаются при полностью соглассованной фильрации, но это требует индивидуального подхода к сигналу. В данном случае нам просто повезло.

Субоптимальная фильтрация RRC фильтром, гарантирует вполне качественный результат по умолчанию, и выгодно отличается тем, что не требует ни каких подстроек, хотя на практике может и не обеспечить максимально достижимого качества, так как в конечном счете не компенсирует искажений в канале.

Собственно мы получили такие же выводы, что и ранее. При обработке сигнала с выхода дискриминатора, по крайней мере для APCO-25, обязательно нужен пре-процессинг. Как минимум это должен быть RRC фильтр оговоренный стандартом, как максимум система адаптивной фильтрации, что на проядки сложнее в реализации, но зато может обеспечить максимально достижимое качество декодирования.

Есть еще одна проблема, о которой следует помнить, и о которой ранее мы не говорили.

Выше мы рассматривали, и на этом делался особый акцент, работу идеальных узлов. У нас качественный сигнал, у нас очень качественный дискриминатор. На практике, все не так. Очень узкий момент, стык физического дискриминатора с физической звуковой картой, через которую обычно и происходит декодирование сигнала.

Пример. Запись с выхода дискриминатора. До пре-процессинга качество демодуляции оценивается как среднее, скорее ближе к плохому. Два верхних уровня декодировать без ошибок не возможно.



Субоптимальная с RRC фильтром, и оптимальная фильтрация значительно лучше, и в общем и целом гарантируют безошибочное декодирование. Оптимальная естественно лучше.



Но сейчас речь не об этом. Хочу обратить внимание на выбросы, которым подвержен сигнал.



Эти выбросы, целиком и полностью на совести конкретного пользователя и его оборудования. В сигнале их нет.

Дело в том, что выход дискриминатора подразумевает, в общем случае, передачу постоянной составляющей. Когда мы работали в SA, это гарантировалось по умолчанию. SA не вносит ни каких искажений в сигналы, если этого не делать специально.

В реальных физических устройствах, таких гарантий нет. Как правило используют или трансформаторную связь со звуковой картой, или различные развязывающие цепи и узлы. Блокирование постоянной составляющей искажает длительные посылки, и в конечном счете может полность уничтожить полезный сигнал.

Это одна из причин, по которой я предпочитаю записи в I/Q или IF всем остальным. Нет гарантий качественной передачи/записи сигнала. Так же это зависит и от звуковой карты, не ислючены варианты, когда передача постоянной составляющей происходит, но звуковая карта не может это обработать корректно.

Легко подобные искажения моделируются в SA. Можно определить допустимый уровень блокировки. Но я ограничусь просто примерами, желающие могут исследовать этот момент самостоятельно.

Проверим это на сигнале после оптимальной фильтрациии.



Еще раз, мы не искажаем сигнал преднамеренно, от нечего делать, мы моделируем абсолютно реальную проблему которая присутствует у подавляющего большинства пользователей, просто они об этом не знают/не подозревают :)

ФВЧ с частотой среза ~8 Герц.



ФВЧ с частотой среза ~30 Герц.



Видно, что блокирование постоянной составляющей вносит характерные и негативные искажения в сигнал, компенсировать которые крайне затруднительно, если вообще возможно.

Таким образом, этой статьей, я хотел показать, что SA позволяет решать весьма широкий спектр задач, и в принципе это доступно каждому, и сложного ничего нет.

Для качественной обработки сигналов с выхода дискриминатора, таких как APCO-25, необходимо уделять очень серъезное винмание пре-процессингу, как минимум обязательно необходима субоптимальная фильтрация. Идеальный вариант, адаптивные следящие фильтры.

Так же следует уделять достаточно серъезное внимание, передаче постоянной составляющей в демодулятор/декодер, по крайнем мере для основной массы сигналов на УКВ, это очень актуально.

Особенно это касается построения различного рода репитеров и ретрансляторов. Так как вид некоторых сигналов/записей APCO-25 в формате I/Q или IF, недвусмысленно говорит о том, что часть искажений связана именно с потерей постоянной составляющей при переприемах, что резко сужает зону уверенной связи, и крайне негативно влияет на качество в целом.

Удачи. getQuotation();






Рекомендуемый контент




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