Làm thế nào để xác định nơi lấy mẫu để giải điều chế tín hiệu BPSK?

Tôi có một bộ giải mã BPSK đơn giản. Rất đơn giản, tín hiệu đi vào và được chia thành hai nhánh, một cho tôi và một cho Q.

Nhánh I được trộn với sóng hình sin của sóng mang và nhánh Q trộn với sóng cosin của sóng mang.
Sau đó, mỗi đầu ra được kết hợp với một bộ lọc phù hợp, (trong trường hợp này là một cosine gốc, mà xung ban đầu định hình các bit được truyền của tôi).
Bây giờ, nếu tôi kết hợp cả hai đầu ra và lấy độ lớn của cả hai (I ^ 2 + Q ^ 2), tôi sẽ nhận được phong bì.
Từ đây, tôi tìm kiếm các đỉnh và chọn chỉ dẫn của chúng.
Sau đó, tôi sử dụng các chỉ báo tương tự mà tôi đã nhận được từ (4) và lấy mẫu I và Q của tôi theo các chỉ số tương tự. Bây giờ tôi có các giá trị phần mềm phức tạp và có thể sửa cho bất kỳ độ lệch pha hoặc tần số nào và có thể đưa ra quyết định khó khăn từ đó. (Tôi có sự sang trọng của btw xử lý bài).

Kỹ thuật này hoạt động tốt với SNR cao đến trung bình. Vấn đề là với SNR thấp hơn (và có thể là đa đường), tôi không biết cách thực hiện đạn (4). Vấn đề là thay vì một đỉnh trong các phong bì tương ứng với một bit, giờ đây tôi có nhiều đỉnh và 'chọn đỉnh' sẽ không hoạt động vì có rất nhiều lựa chọn ... vấn đề này được giảm thiểu như thế nào? Đây dường như là một nút cổ chai bởi vì nếu tôi không thể biết 'bit' của mình ở đâu, tôi không thể tiến về phía trước. Có suy nghĩ gì không?

Bất kỳ trợ giúp đều được đánh giá cao, toán học là tốt, mặc dù tôi sẽ hỏi các câu trả lời được mã pesudo / khái niệm định hướng trước. Cảm ơn!

Chỉnh sửa: Nhờ phản hồi từ Dilip, tôi cũng nên thêm rằng tôi có thể thấy rõ "năng lượng" trong phong bì khi có tín hiệu và không có tín hiệu. (tức là trước khi tín hiệu của tôi đến), vì vậy điều này khiến tôi tin rằng tôi sẽ có thể đồng bộ hóa / giải mã và đó không phải là vấn đề SNR chỉ ...

— Không gian
nguồn

@DilipSarwate Có trong trường hợp này tôi biết chính xác Tbps của mình. (Vì vậy, người nhận sẽ biết khoảng cách chính xác giữa các bit của tôi) - nhưng làm thế nào để đạt được chỉ số bit đầu tiên đó? ... BTW, không chắc giá trị của nó là gì, nhưng tôi có thể thấy rõ 'năng lượng' trong phong bì khi có một tín hiệu và không có tín hiệu - và điều này khiến tôi tin rằng SNR của tôi không tệ đến mức tôi không thể đồng bộ hóa / demod ... (Cảm ơn thông tin thẻ tôi sẽ thử và thêm một số thông tin khác).

— Spacey

@DilipSarwate Hmm ... Tôi đồng ý với bạn về kỹ thuật đó - điều tôi không rõ là ở đâu / làm thế nào để phù hợp với cửa sổ một bit của tôi để sau đó tôi có thể thực hiện kỹ thuật mà bạn đang nói đến. Bạn có thấy vấn đề của tôi không? Chỉ để chắc chắn rằng tôi hiểu bạn một cách chính xác: Hãy để chúng tôi nói có 10 mẫu / bit trong phong bì. Ok, vậy là bạn đang nói hãy lấy toàn bộ phong bì, chia nó thành 10 khối mẫu và lấy trung bình tất cả những thứ đó lại với nhau để tìm vị trí của đỉnh phải ở đâu?

— Spacey

Đồng bộ hóa có thể là một chủ đề rất phức tạp. Bạn có thể đặt một số trên các giá trị của SNR mà bạn đang thử nghiệm không? "Cao", "trung bình" và "thấp" là gì?

— Jason R

@DilipSarwate Ok, chúng tôi đang nói điều tương tự. Bây giờ, tôi hiểu rằng trên tất cả các trung bình này, chúng tôi đang đặt cược rằng chúng tôi có thể đạt được chỉ số mẫu tối ưu vì nó được tính trung bình từ tiếng ồn. Nhưng với sự hiện diện của đa đường, chúng ta có thể tin tưởng vào việc tính trung bình như vậy để làm việc không? Sẽ không tối ưu 'trượt' theo thời gian? Tôi cho rằng đó là lý do tại sao bạn phải thực hiện lại kỹ thuật này thường xuyên ...

— Spacey

@JasonR Tôi không thể có được số liệu SNR chính xác ngay bây giờ, nhưng tôi có thể cố gắng lấy chúng sớm. (Ngay cả khi đó, vì tôi không thể khóa bit, bạn có muốn đo bằng cách nào đó không? ...) Bây giờ, về mặt chất lượng, tôi có thể nói rằng trong trường hợp SNR cao của mình, tôi có thể thấy rõ một đỉnh trên mỗi khoảng bit trong phong bì của tôi rõ ràng, nhưng trong các trường hợp SNR thấp hơn khác của tôi (và có thể với đa đường) tôi có thể thấy phong bì có nhiều đỉnh trong thời gian một bit. (Điều đó đang được nói, tôi có thể phân biệt rõ ràng khi tín hiệu của tôi bắt đầu nhìn vào phong bì).

— Spacey

Tôi đã làm một cái gì đó tương tự như thế này trong MATLAB. Trong lý do của mình, tôi đã sử dụng phương pháp khôi phục đồng hồ Cổng sớm / Cuối để ước tính độ lệch giữa thời gian truyền và nhận biểu tượng. Phương pháp này sử dụng 3 mẫu trên mỗi ký hiệu - một mẫu tại thời điểm mẫu tối ưu, một mẫu bị trễ 1 mẫu và 1 mẫu là một mẫu nâng cao. Điều này hoạt động tốt cho các tín hiệu khóa bật / tắt, vì không có phần âm của tín hiệu, nhưng các phương pháp dưới đây tôi nghĩ sẽ hoạt động tốt hơn cho tín hiệu lưỡng cực.

Một phương pháp khác là Thuật toán Muller và Mueller , sử dụng 1 mẫu cho mỗi ký hiệu. Điều này sử dụng phương trình , trong đó là lỗi, và là các mẫu ký hiệu trước và hiện tại và và là các kết quả đầu ra quyết định (-1 hoặc +1 trong trường hợp của bạn). M & M yêu cầu người vận chuyển được phục hồi trước. $e_n = (\widehat{y_n}y_{n-1}) - (y_n\widehat{y}_{n-1})$ $e_n$ $y_{n-1}$ $y_{n}$ $\widehat{y_n}$ $\widehat{y}_{n-1}$

Một thuật toán thứ ba, rất giống với thuật toán trên, là thuật toán Gardner . Trong thuật toán này, tín hiệu lỗi là , trong đó là một ký hiệu mẫu trong quá khứ và là một nửa ký hiệu trong quá khứ. Điều này đòi hỏi 2 mẫu trên mỗi ký hiệu, nhưng không nhạy cảm với sóng mang. $e_n = (y_n - y_{n-T})y_{n-T/2}$ $y_{n-T}$ $y_{n-T/2}$

Các máy dò M & M được nhìn vào đỉnh núi , trong khi Gardner phương pháp đang xem xét các đỉnh và không qua để có được ước tính thời gian.

Trong mọi trường hợp, bạn sẽ lấy ước tính lỗi, đưa nó vào bộ lọc vòng lặp có đầu ra được sử dụng để tiến hoặc lùi đồng hồ biểu tượng cho ước tính thời gian tiếp theo. Bộ lọc vòng lặp có thể được coi là bộ lọc thông thấp, bộ lọc làm mịn hoặc đơn giản là trọng số ước tính cũ ít hơn so với bộ lọc mới hơn. Bộ lọc vòng lặp kiểm soát a) tốc độ hội tụ thời gian và b) mức độ nhiễu ảnh hưởng đến các ước tính.

Một tùy chọn khác là sử dụng bộ cân bằng , sau đó sẽ loại bỏ độ trễ thời gian khỏi tín hiệu. Điều này cũng có thể giúp cho các tín hiệu rất ồn tôi tin.

Tôi đã sử dụng các tài nguyên này để tạo câu trả lời này: http://www.comlab.hut.fi/opetus/333/2004_2005_slides/CarrierTimingRecovery.pdf http://mobiledevdesign.com/tutorials/radio_matched_filtering_tim/

Bài viết này đặc biệt hữu ích: http://rfdesign.com/images/archive/0901Litwin32.pdf Đây là liên kết đến bài viết gốc của Gardner từ năm 1986: http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber= 1096561 & thẻ = 1

Lưu ý Nói chung, khu vực này được gọi là "phục hồi dữ liệu và đồng hồ" hoặc "CDR". Cụ thể, chúng tôi đang xử lý "đồng bộ hóa biểu tượng". Những điều khoản này sẽ giúp bạn trong việc tìm kiếm của bạn.

— gallamine
nguồn

Cảm ơn rất nhiều! Tôi có một số câu hỏi tiếp theo vì tôi nghĩ rằng điều này đang trở thành kịch bản gà và trứng: Đối với sớm - tôi không hiểu làm thế nào tôi có thể sử dụng 3 mẫu nếu tôi không thể tìm thấy thời gian lấy mẫu tối ưu của mình để bắt đầu ... Tôi cần tối ưu, sớm và muộn - nhưng làm thế nào để tìm ra tối ưu để bắt đầu? (Chỉ để đảm bảo rằng chúng tôi đang ở trên cùng một trang, chúng tôi đang đề cập ở đây để lấy mẫu phong bì đúng không?)

— Spacey

Mohammed, để thực hiện, chúng tôi đã làm hai việc: 1) chúng tôi bắt đầu với chuỗi đào tạo 1 và 0 để giúp người theo dõi khóa và 2) chúng tôi đã đoán được ban đầu. Dự đoán ban đầu của bạn có thể hoàn toàn ngây thơ (mẫu thứ 0) hoặc, bạn có thể tương quan với trình tự đào tạo ban đầu để có được ước tính ban đầu.

— gallamine

Ngoài ra, tiếp tục từ phía trên, bạn gần như biết số lượng mẫu / ký hiệu, do đó, mỗi ước tính thời gian ký hiệu tiếp theo sẽ là mẫu / ký hiệu +/- tín hiệu lỗi ra khỏi bộ lọc vòng lặp.

— gallamine

Cảm ơn - Tôi sẽ thử điều đó và cho bạn biết nó diễn ra như thế nào. Cho sớm-muộn, bạn đang nói về phong bì mặc dù đúng? Các mẫu sớm-muộn là của phong bì của tín hiệu? (tức là phong bì = I ^ 2 + Q ^ 2). Tôi bối rối không biết chính xác những gì các y_n đang đề cập đến trong ví dụ đó - họ đang đề cập đến phong bì, hay họ đang đề cập đến việc chỉ sử dụng I? Hoặc mẫu phức tạp (I + Q)?

— Spacey

Tôi không hoàn toàn chắc chắn. Đối với phương pháp M & M và Gardner, bạn muốn xem xét các tín hiệu lưỡng cực. Vì vậy, đối với BPSK, bạn sẽ không muốn vuông tín hiệu. Đối với thiết bị dò cổng sớm / trễ, việc bình phương tín hiệu sẽ không gây ra vấn đề gì, tôi không nghĩ vậy. Ngoài ra, trong thực tế, bạn sẽ không sửa pha trước, sau đó bỏ qua thành phần Q cho BPSK?

— gallamine