[lena1512 0]

Доброго времени суток!

Пытаюсь осуществить синхронизацию OFDM-сигнала.

Кто-нибудь может посоветовать что-нибудь дельное и в плане теории и в плане реализации, или если решал подобную задачу поделиться своими мыслями и полученными результатами?

Заранее спасибо.

[dmitrmax 0]

Доброго времени суток!

Пытаюсь осуществить синхронизацию OFDM-сигнала.

Кто-нибудь может посоветовать что-нибудь дельное и в плане теории и в плане реализации, или если решал подобную задачу поделиться своими мыслями и полученными результатами?

Заранее спасибо.

А что за стандарт модуляции?

[nomiscusi 0]

Вас интересует вещательная или пакетная технология?

 

[lena1512 0]

А что за стандарт модуляции?

OFDM-модуляция

 

Вас интересует вещательная или пакетная технология?

Пакетная, насколько я понимаю....

[dmitrmax 0]

OFDM-модуляция

 

Ну то, что OFDM это мы тут уже и так догадались. Я спрашивал стандарт, имея ввиду технологию связи, которую вы пытаетесь реализовать. Это WiFi, Fixed WiMAX, Mobile WiMAX, LTE, DVB, DSL или какая-то самопальная технология? Или что-то из того, что я не упомянул? Дело в том, что OFDM в каком-то виде применяется во всех перечисленных стандартах связи, и в зависимости от стандарта механизмы синхронизации могут сильно отличаться. Пока вы не расскажите то, с чем конкретно вы имеете дело, никто вам не поможет.

 

Но главным образом всю проблему надёжной синхронизации в OFDM можно описать одним словом "затрахаешься". Так что добро пожаловать :)

[Nenu 0]

Привет. У меня такой же вопрос: синхронизация OFDM сигналов, продолжу я тогда эту найувлекательнейшую тему!

В нашей задече, технология связи - это работа в КВ диапазоне в канале ТЧ (3кГц), режим - односторонняя, симплексная, связь.

Подскажите какие возможны варианты синхронизации.

Dmax, видно шаришь! :) Ты говоришь:" в зависимости от стандарта механизмы синхронизации могут сильно отличаться" - в двух словах, на примерах проясни пж отличия, чем что чревато... Вообще я считал что проблема синхронизации OFDM отдельная тема, не связанная от стандартов.

 

Добавлю что знаю. Из методов символьной синхронизации и тактовой подстройки есть хороший вариант при использовании бинарной фазовой манипуляции, когда после обратного преобразования Фурье на передатчике сигнал симметричен относительно центра, посему корреляция этих половинок даёт пик, который говорит о границе символа, а знак мнимой части КФ - направлении тактовой подстройки.

В остальных случаях: QPSK и др. (без использования преамбул) видется только один способ синхронизации - по префиксу, который можно сказать тыкает пальцем в небо, и отсутствие информации о тактовой подстройке генератора. Есть ли варианты подстройки после прямого преобразования Фурье, и какие её критерии?

 

 

[dmitrmax 0]

Dmax, видно шаришь! :)

Я тоже так думал, пока не столкнулся с Mobile WiMAX... теперь я понимаю, что я знаю, что ничего не знаю :)

 

Ты говоришь:" в зависимости от стандарта механизмы синхронизации могут сильно отличаться" - в двух словах, на примерах проясни пж отличия, чем что чревато... Вообще я считал что проблема синхронизации OFDM отдельная тема, не связанная от стандартов.

Хм... пример. Ну вот тебе пример. WiFi - синхронизация осуществляется преамбулой, в которой каждая четвертая поднесущая модулирована BPSK. Далее идет длинная преамбула, в которой модулированны все поднесущие - её можно использовать как эквалайзер. Я обнаружаю первую преамбулу по совокупности порога на циклический префикс и порога на корреляцию с эталоном в частотной области. Вроде бы всё просто. А вот теперь WiMAX: 114 типов приамбулы, модулирована каждая третья поднесущая. И вроде бы всё хорошо, но вот гарантированно определить какой из 114 типов сейчас в эфире (за разумное время), когда большая многолучевость не получается :( При этом мои эксперименты показали, что если вручную демодулятору указать какая из 114 преамбул имеет место быть, то далее сигнал демодулируется и декодируется без ошибок.

 

Добавлю что знаю. Из методов символьной синхронизации и тактовой подстройки есть хороший вариант при использовании бинарной фазовой манипуляции, когда после обратного преобразования Фурье на передатчике сигнал симметричен относительно центра, посему корреляция этих половинок даёт пик, который говорит о границе символа, а знак мнимой части КФ - направлении тактовой подстройки.

Ключевое словосочетание "на передатчике". Кто тебе сказал, что на приемнике у тебя симметрия сохранится? Она (симметрия) гарантированна только из-за BPSK. Когда сигнал тремя разными путями до тебя дойдет, а ты его ещё в добавок оцифруешь посередине такта передатчика, то ни о каком BPSK речи быть не может. А что такое направление тактовой подстройки, просвяти?

 

В остальных случаях: QPSK и др. (без использования преамбул) видется только один способ синхронизации - по префиксу, который можно сказать тыкает пальцем в небо, и отсутствие информации о тактовой подстройке генератора. Есть ли варианты подстройки после прямого преобразования Фурье, и какие её критерии?

Опять таки, что такое тактовая подстройка? Подстройка фазы или частоты?

[Nenu 0]

Поясни пж более понятно про синхронизацию в wifi. Я в матлабе сформировал 10 коротких преамбул, как в книге: по 4 за каждый из 2-х ifft(64), и два появились по префиксу, итого 2*4+2(ср)=10 (и там не bpsk, a qpsk), длительность 160 отсчётов, т.е. на один короткий символ - по 16 отсчётов, на приёме, скользя по символу, коррелирую по 16 сумм с накоплением, получаю длинную ступеньку, с мнимой частью равной нулю (без искажений), ибо они идут друг за другом абсолютно одинаковые. Вот, и какую из этого инфу, кроме того, что я приблизительно знаю начало кадра, я из этого должен извлечь?

Касательно моей тактовой подстройки: не знаю как это правильно назвать, поправь если что не так... В моем девайсе тактовый генерато для AIC (ЦАП/АЦП/АРУ/ФНЧ) настроен на Fs=8000Гц. Я принимаю сигнал, и естественно, отсчёты берутся не в нужном месте (как планировал передатчик), и мне надо подстроить моменты выборок АЦП, для чего мне надо подавать сигнал на синтезатор, который двигает эти выборки в лево/право (типа направление тактовой подстройки). Вот, в принципе, это и есть самая суть проблемы: по каждому символу, во временной области необходимо выделить критерий, по которому я дам сигнал на тактовую подстройку. Вот в симметрии половинок BPSK есть такая инфа, и я считал, что в условиях многолучевости весь символ исказится, а симметрия какая-никакая останется, поэтому можно передавать полезную инфу одновременно в качестве преамбулы, а ты все мое доверие подорвал, как же тогда быть :( Или надеется на стабильность генераторов, подстроил и забил?

 

 

И ещё про вай фай: в этих коротких преамбулах (похож на метод шмидла) я не вижу информации про подстройку (тактовую или какую либо другую). Дальше, по двум длинным преамбулам BPSK, обе симметричны. Впринципе из них можно вылудить инфу по фазовой и частотной коррекции даже во временной области, - я делал математически восстановление через корреляционные функции (по префиксу идёт инфа о частотном сдвиге, по КФ м/у симметричными половинками - по фазовому), но ты говоришь, эквализируется в частотной, причём очевидно аппаратным способом, так вот я не знаю как именно делается в вай фае, и откуда берётся инфа для подстройки частоты и фазы генераторов (и поясни заодно каких именно генераторов, как ликбез).

И ещё, если работать по префиксу, неужели реально допускается неточность определения границ символа вплоть до длинны префикса, все потом корректируется в эквалайзере?

 

 

да, и еще забыл спросить про различие методов синхронизации. Понятно, что в разных стандартах они разные, но всем системам надо делать и символьную/временную/частотную/фазовую синхронизации; структура символа у всех одна и та же, поэтому и базовые принципы работать должны везде. Какие и в чём выделяются особенности методов от скорости передачи данных, диапазона, длительности символа, мобильности..., если не придерживаться стандартов в которых применяются именно ТАКИЕ методы?

[alexPec 3]

Я обнаружаю первую преамбулу по совокупности порога на циклический префикс и порога на корреляцию с эталоном в частотной области.

 

Прошу прощения что вмешиваюсь, но распирает любопытство. Тоже реализую синхронизацию, только нестандартный OFDM, самопальный. А с шаблоном в частотной области если только сравнивать? Какой мин. % годных пилотов, когда еще можно восстановить созвездие (по опыту)?

 

А вот теперь WiMAX: 114 типов приамбулы, модулирована каждая третья поднесущая. И вроде бы всё хорошо, но вот гарантированно определить какой из 114 типов сейчас в эфире (за разумное время), когда большая многолучевость не получается :(

 

А почему не получается, поподробней можно? У меня FFT на 2048, отсчеты валятся с АЦП частотой почти 5 МГц. После каждого получаю FFT и сравниваю пилоты с 32 шаблонами, все на FPGA и запас вроде большой остается.

[ASN 0]

Nenu

Методы синхронизации зависят от применения. Для значений скоростей передачи/приёма от 600 и выше, синхронизация по автокорреляционной функции работает устойчиво.

Подстраивать тактовую лучше по нескольким OFDM-символам.

[nomiscusi 0]

Существует уйма алгоритмов обработки вышеупомянутых коротких преамбул wifi пакетов,с помощю которых из них можно извлечь не только данные для синхронизации, но и начальные параметры для последущего выравнивания сигнала...Все зависит от того каков ресурс вашей ситемы...Да, и могу уверенно сказать, что подобные алгоритмы в КВ диапазоне, к сожалению, бесполезны... Это связано с тем, что для того чтобы принять такую последовательность достаточно уверенно, ее длительность должна превосходить длительность замираний сигнала...то есть исчислятся секундами...так что пакет получается великоват:) и о скорости речь не идет вообще...

[Nenu 0]

Nenu

Для значений скоростей передачи/приёма от 600 и выше, синхронизация по автокорреляционной функции работает устойчиво.

Подстраивать тактовую лучше по нескольким OFDM-символам.

как зависит скорость передачи от устойчивости автокорреляционной функции? О таких скоростях (я так понял 600кбит/с) и речи не может идти, полоса 3кГц. Сам принцип автокорреляции используется для грубой временной синхронизации (опр. границ символа)? Целесообразно ли его использовать для тактовой, или использовать методы в частотной области?

 

Тактовая подстройка работает один раз? - в начале, например по нескольким символам преамбулы подстроили генератор, и в принципе всё, дальнейшая задача состоит в обнаружении границ символа по префиксу и эквализировании по пилотам, за счёт высокой стабильности тактовых генераторов?

 

Да, и могу уверенно сказать, что подобные алгоритмы в КВ диапазоне, к сожалению, бесполезны...

Вот это очень интересно, жаль, что сказано так мало :(... В двух словах, что тогда является панацеей в КВ диапазоне, если даже быстрые замирания длятся несколько секунд? Кроме автокорреляционных методов, какие ещё есть? (не требующие неимоверных вычислений)

[nomiscusi 0]

Вот это очень интересно, жаль, что сказано так мало :(... В двух словах, что тогда является панацеей в КВ диапазоне, если даже быстрые замирания длятся несколько секунд? Кроме автокорреляционных методов, какие ещё есть? (не требующие неимоверных вычислений)

 

Панацеи пожалуй что нет никакой...все зависит от конкреных условий в которых планируется использовать ту или иную систему...если вы разрабатываете вещательную систему, то время поиска сигнала не особо критично( в DRM к слову оно ограничено несколькими секнудами) и можно использовать длинную преамбулу и автокорреляционные алгоритмы ее обработки...или взаимокорреляционные...или и то и другое со сложной структурой сигнала (как например в 802.11)...если же ваше система будет пакетной, то время поиска преамбулы крайне критично...так как пакеты обычно достаточно невелики (особенно при передаче речи), а значит автокорреляция, как я уже говорил, бесполезна...тут больше подойдет согласованная фильтрация...при реализации в лоб это конечно требует неимоверныхъ вычислений..но существует много алгоритмов быстрой сверкти переноса частоты и тд...так что в конечном итоге даже сложный алгоритм можно реализовать при достаточно скромных ресурсах...К слову, на чем планиуете реализовывать?

[dmitrmax 0]

Вернусь к дискуссии.

 

Кажется, разобравшись в том, что такое тактовая подстройка, у меня к вам всем вопрос. А зачем, простите, тактовая подстройка в OFDM?

 

Допустим мы оцифровали сигнал не в том же самом месте, где его выдал ЦАП. Для фазовоманипулированных сигналов - это хреново. Но в случае OFDM получается следующее.

 

Будем считать, что промах delta_t составляет от -0.5*T_s до 0.5*T_s, где T_s - период дискретизации. В случае OFDM мы работаем с сигналом в частотной области. А что означает промах в delta_t в частотной области? По теореме о задержке он означает, что амплтуды поднесущих не изменятся ни на йоту, а к фазе n-ой поднесущей добавится фаза delta_phi_n = n * delta_phi, где delta_phi - одназначно соответствует delta_t по формуле delta_phi = (2 *Pi/N * Fs * delta_t), где N - размер БПФ.

 

Таким образом, для наглядности, если вы передали OFDM символ, в котором все поднесущие имеют одинаковую амплитуду и нулевую фазу, то на приемной стороне вы получите символ с такими же амплитудами, но с фазами закрученными в спираль, при том частота этой спирали будет тем больше, чем больше промах delta_t.

 

Теперь о том, почему не нужна тактовая подстройка. Потому что, у вас есть эквалайзер. Эквалайзер должен как нормировать амплитуду поднесущих к единице (чтобы было возможно использование QAM-созвездий), так и вычитать дополнительные фазы обусловленные тактовым смещением, многолучевостью и прочими источниками внесения дополнительной фазы.

 

В простейшем случае, как, например, в том же WiFi, у вас есть символ, в котором все поднесущие заранее определены с одинаковой амплитудой (но при этом как-то модулированы для снижения пик-фактора). Вы снимаете с них модуляцию и после этого полученные символ в чистом виде представляет собой эквалайзер. Все последующие символы вы просто комплексно делите на эквалайзер. Комплексное деление приводит амплиутды и вычитает фазы. Всё! Не надо никакой тактовой синхронизации.

 

Зато OFDM сигналы гораздо более чувствительны к частотной отстройке и об этом никто почему-то не упомянул. Всё из-за того, что частотная отстройка убивает ортогональность. Классическая проблема "утечки" спектра начинает проявлятся тут в полный рост.

[alexPec 3]

А зачем, простите, тактовая подстройка в OFDM?

Неее, нужна! Пока на модели проверил, но модель детальная, с учетом эффектов дискретизации, квантования синусов, косинусов по амплитуде и фазе. Результат такой. При возможном временном сдвиге на 1Т - такт (=расстояние во временной области между отсчетами после БПФ), когда еще можно распознать символ по фазам пилотов, при сдвиге на 0,5Т символ уверенно распознается, разворачиваю созвездие (перемножаю на комплексные "эталоны") но SNR при QAM64 не выше 38 дБ, когда совмещаем ровно - SNR около 43-44дБ, но ограничивается уже дискретизациями, можно и больше но мне не надо. При временном сдвиге если не совмещаем полностью (например на 1 отсчет промахнулись) = теряем часть информации в данном случае в виде 1 отсчета. И чем дальше от идеальной точки синхронизации, тем шумнее будет сигнал, хотя в условиях многолучевости наверняка SNR 38 дБ будет ооочень хорошим случаем.

 

А частотной настройкой не заморачиваюсь, только подстраиваю тепловой уход частоты в пределах +/- 200Гц . У меня частота известна заранее.