Работаем с сигналами. Часть 6-я.

Продолжим... рассмотрим фазовую модуляцию чуть плотнее, тем более, что в предыдущих рассуждениях есть ошибки и не верные выводы. Постулат о том, что именно появление спектральных линий при возведении сигнала в степень гарантирует точное указание арности модуляции не верен. Все значительно сложнее. После того как была написана предыдущая статья, прислали мне сигнал при анализе которого рухнули все предыдущие выводы. Не ошибается тот кто ничего не делает, но в прочем по порядку.



Сигнал psk-2(рис 1) и полученный из него же psk-4(рис 2) без переходов на 180. Как получен последний? Легко. Наверняка кому то показалось роскошью наличие (см рис 1) явно видимых двух боковых линий манипуляции, при том, что по аналогии c АМ они несут дублирующую информацию и занимают драгоценное частотное пространство и напрасно потраченую мощность. Простое обрезание фильтром одной боковой превращает psk-2 в psk-4, что приводит к сужению полосы сигнала при той же самой информационной насыщенности, то есть ничего не теряется. Конечно так не делается(вырезание не нужной боковой), пример приведен для ясности самой идеи, но суть именно такая, минимизировать занимаемую полосу при той же самой скорости передачи. Создание эффективных видов манипуляций очень тонкое дело, не только минимизация занимаемой полосы интересует разработчиков, надежное выделение тактовой частоты занимает далеко не последнее место. Давайте подумаем, если вдруг в среде распространения сигнала произойдет завал АЧХ именно на частоте одной из боковых, psk-2 превратится в psk-4 и не будет ни каких убедительных доказательств что принятый(записанный) сигнал не psk-4. Как быть? А ни как. Это проблема, большая проблема, по сути это похоже на попытку определить форму чашки по осколку, можно воображать все что угодно, но точно определить очень и очень затруднительно. Масса сигналов при возведении во вторую степень дает две линии, подходить нужно комплексно и очень осторожно, если модуляция действительно задумана как один из вариантов psk-4 без переходов на 180(их много на самом деле), то вряд ли удастcя обнаружить даже следы картины характерной для psk-2, так как в этом случае сформированный спектр точно не содержит не нужных боковых. АЧХ канала конечно может иметь глубокий минимум как раз на "на нехорошей" частоте, но в реальности это вряд ли возможно на протяжении всего сеанса связи(записи), по этому короткие записи это очень проблемные записи, по ним очень сложно однозначно, что то определить, идеальный вариант это несколько сеансов или достаточно продолжительный один, мы рассматриваем худшие случаи, в реальности, все чуть по легче, но тем не менее встречаются сигналы где ясность дается очень трудно или не дается совсем. Достаточно адекватная модель сигнала psk-4 полученного выше, следующая, собственно это не модель, а один из способов формирования таких сигналов. Полный сигнал представляет из себя сумму двух psk-2 сигналов со сдвигом на pi/2(рис 1), причем разрешены переходы только между созвездиями, но не внутри. Выглядит это примерно так.



Легко заметить, что разрешенными оказываются только переходы на pi/2, кроме того в отличии от psk-2 можно обеспечить смену позиции не зависимо от передаваемых данных, длинная серия нулей или единиц без разницы, что позволяет надежно выделять тактовую частоту. Подобный подход получил дальнейшее развитие и на сигналы большей арности, в частости очень широко используется так называемая pi/4 dqpsk(рис 2), формирование аналогично предыдущему, но имеет место два развернутых на pi/4 qpsk созвездия и прежний закон переходов, только из одного созвездия в другое. Очень знакомая картина, отсутствие переходов на 180 и через одну позицию, что в предыдущей статье рассматривалось как один из признаков ошибки, и что как видим вовсе не означает, что это именно так. Подобные сигналы дают в четвертой степени как раз две линии точно по бокам от несущей, которые и были получены, но интерпретированы не верно. В чем кайф подобных сигналав, кроме того что они хитро формируются? Первое и важное, траектория движения исключает переходы через ноль, это позволяет снизить требования к линейности передатчиков, второе, обычно используют относительную манипуляцию, что гарантирует смену позиций в подобных сигналах всегда, что в свою очередь гарантирует надежную тактовую синхронизацию, например классические виды psk включая и относительные, этим свойством не обладают у них легко траектория может "застрять" на одной из позиций в течении нескольких тактов(а в пределе как угодно долго), хотя и принимаются меры против этого путем скремблирования сигналов перед модуляцией, но гарантируется это именно вышерассмотренными способами модуляций. Кроме того наличие запрещенных переходов, повышает помехозащищенность канала связи за счет избыточности, доводя ее практически до уровня "исходных" видов, ну и плюс ко всему сужается эффективный спектр, в некоторых случаях очень существенно, например вот этот сигнал сформирован с использованием так называемой офсетной qpsk(oqpsk) и имеет просто удивительный спектр.



Теперь зная все это, остро встает вопрос, как определить порядок psk если появление линий при возведении в степень, в общем то мало чего гарантирует? А вот задачка как оказывается не такая и простая, в общем случае нужно стремиться получить классическую картину, несущую и пару боковых(ну и гармоники боковых само собой допускаются), проблема однако в том, что не зная точного значения несущей заранее трудно понять когда именно она появилась, и является ли отсутствие ожидаемых боковых особенностью сигнала или это результат "кривой" АЧХ канала. Подход должен быть осторожный, любое появление линий при возведении в степень если явно не усматривается конкретный порядок(то есть линий всего две или одна или не понять вообще сколько их) означает возможние проблемы. Как их решать в каждом конкретном случае зависит от качества сигнала и его собенностей. Так например совершенно однозначно, в предыдущей статье приведены ошибочные выводы как о несущей частоте рассматриваемого канала pactor-3 так и о его модуляции. Несущая все же единая для всех фрагментов, но не 2577, а 2590, определяется по классической psk-8, а вот модуляция у последнего фрагмента pi/4 dqpsk или что то же самое psk-8, но не классическая. Собственно допущена ошибка в основе которой лежала уверенность в том, что появление линий при возведении в стпень означает точную арность psk, честно говоря попытки прояснить этот вопрос предпринимались, но безуспешно, потребовалось время на осознание, что в общем случае это далеко не всегда так. Ну и теперь это выглядит по правильному следущим образом:



Вообще pactor в этом смысле сигнал своеобразный, с ним нужно очень аккуратно определять порядок psk, это же касается и различных OFDM сигналов, запутаться легко очень.

Чуть по дальше, рассмотрим пару характерных реальных примеров на предмет вышеописанных токностей, и наверное завершим все это примерами использования амплитудно-фазового корректора. Но в очередной раз... пробуйте все на практике, бестолку только читать это.

Продолжим... рассмотрим реальный пример OFDM.

Более менее полный анализ подразумевает в итоге получение основных парметров сигнала:
- разнос между частотами
- их количество
- скорость манипуляции в канале
- вид модуляции в канале

в принципе все эти вещи уже рассмтривались и легко могут быть получены, разумеется это требует некоторых навыков и опыта, но абсолютно нет ничего сверхестественного или особо хитрого в самом действе, медленно, плавно и аккуратно будем раскладывать сигнал на составляющие в меру своих сил и возможностей инструмента. Приступим.



Количество частот довольно легко определяется по сонограмме, 12 частот в верхнем блоке и 13 в нижнем, блоки разделены пилот тоном, таким образом частот всего 26, но рабочих 25(рис 1). Скорость манипуляции определяется на выделенном канале(в данном случае самый нижний) стандартным способом через огибающую, получаем значение 47-48 Гц(рис 2,3,4). Обращаю внимание, ничего нового или не расказанного ранее нет. Канал выделяется стандартно, скорость определяется стандартно и т.д.
Определяем тип модуляции, так же стандартной процедурой - возведением выделенного канала в степень.



Как видим нет ни каких проблем с определением, нижний канал имеет несущую 728 Гц и модуляцию PSK-4, для выяснения точного разноса между каналами необходимо выделить следующий канал и определить несущую - 788 Гц, разность между двумя несущими и даст разнос между каналами и составляет 60 Гц, можно проверить, хотя это и не сильно точный метод, 26 частот с щагом 60 Гц, значит 60*25 даст полную полосу занимаемых частот от центра нижнего до центра верхнего канала и получаем 1500 Гц, что легко подтверждается. Для полного счастья нужно "прокрутить" один из выделенных каналов на фазовом вьювере, что бы удостовериться, что параметры определены верно, но это сами как нибудь, не так уж и сложно и подробно расписывалось. Все параметры определны, нет в этом ничего сложного, я думаю это очевидно.

Рассмотрим использование Амплитудно-Фазового Корректора, в некторых случаях(не во всех разумеется) он позволяет "вытянуть" сигнал на качественно лучший уровень, в основном это касается PSK сигналов и иногда QAM-16. Ограничения в использовании АКФ в основном связаны со степенью искажений сигнала, часть искажений компенсируются легко, часть очень трудно и требуется ручное вмешательство, часть не компенсируется вообще. Также, АФК используется(более менее надежно работает) только для сигналов имеющих высокую скорость манипуляции, примерно за 500-600 Гц. В качестве примера возьмем довольно не простой, в смысле искажений, сигнал v.29 из приложения к статье.

Опредляем сначала все, что можно вытянуть из сигнала в принципе.



Легко получаем тактовую - 2400 Гц и несущую 1730 Гц, преположительно это PSK-4, почему предположительно? Потому что пока не увидим на фазовой плоскости созвездие можем только предполагать, попытки увидеть созвездие терпят фиаско, ничего не разобрать, возможно ничего и не увидим, но попытаться стоит, используем для этого АФК. Загружаем файл в фазовый вьювер, выставляем нужные значения в окошках, запускаем процесс отображения, и кликаем на Auto... у меня(у всех так же должно получится) после трех кликов ясно видно, что это не PSK-4... это что то другое и ближе к PSK-8.



Сохраняем этот промежуточный результат в файл, например как 1.wav, открываем этот файл, загружаем его в этот же вьювер, сбрасываем настройки АФК(reset) запсускаем процесс отображения созвездия и уже выставляем в параметрах АФК восьмую степень сигнала(так как это точно не PSK-4) и повторяем весь процесс до получения ниалучшего результата, спешить не надо, лучше сохранять промежуточные результаты в файл, после трех-четырех "ходов" кнопкой Auto на файле 1.wav получаем примерно такое, а в конце концов можно добиться и практически отличного результата, как видим это после четвертого промежуточного результата.



Если сравнить с тем, что было в самом начале, то в общем то очевидно, разница очень существенная. Не так все просто конечно, не с проста есть возможность "подвигать" элементы корректора руками, программа не очень то хорошо понимает, что именно нужно для красивого и правильного созвездия(в силу отсутствия обратных связей), иногда алгоритм "несет", человек всегда может вмешаться в процесс и подправить положение. Ну и вообще то это трудный сигнал, корректор ориентирован на PSK где амплитуда посылок одинаковая, а это PSK-8 с разной амплитудной посылок и автоматика легко может потеряться. getQuotation();






Рекомендуемый контент




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