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SA: Actualización a la versión 6.1.0.0/1
Módulo de análisis para OFDM. Primera parte.
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SA: Actualización a la versión 6.1.0.0/1


En la versión 6.1.0.0/1 se presenta el módulo de análisis para señales OFDM.



Antes de proceder a la descripción del módulo y de su uso, vamos a recordar algunos datos sobre las señales OFDM. De hecho, módulos como el plano de fase no son desconocidos para muchos analistas ya que se usan en diferentes aplicaciones y programas, por lo que sus principios son bien conocidos. No es así con el módulo OFDM, cuyas características no son tan conocidas, y que no existe en los analizadores de señal del segmento de SA. Es necesario un conocimiento de ciertos principios del OFDM para comprender e interpretar los resultados del módulo.

Considérese la forma general de una secuencia OFDM. Recordemos que un símbolo de la señal OFDM es un periodo de tiempo en el que la señal no cambia de fase ni amplitud en cada canal/portadora. Los cambios se producen entre símbolos. Dependiendo del tipo de modulación, la fase y/o amplitud cambian de símbolo a símbolo y para cada portadora o tono del OFDM. También se usa el CP, copia de un trozo del símbolo al principio para solucionar los problemas de inmunidad al ruido y de sincronismo.
De una manera esquemática y para un canal, un OFDM es así:



Inicialmente, durante la formación de la señal, un OFDM esta compuesto de la parte LU, lo que nos da un OFDM puro. Al añadir el CP que es parte del símbolo, es fácil ver que la longitud del símbolo es de LS=LG+LU, lo que en la práctica disminuye la capacidad de transmisión de datos del OFDM haciéndola menor que la teóricamente posible. Claro que facilita enormemente la sincronización de la señal, que seria muy complicada si no hubiese LG, ya que requeriría unos tiempos muy precisos si solo se usase LU.

Es necesario conocer LG y LS para analizar el OFDM. Esta tarea no es sencilla y requiere una gran cantidad de cálculos. Vamos a tratar de ver el mecanismo para calcular estos parámetros en un OFDM desconocido, que es la tarea del analista.
Como es sabido, la duración y contenido de LG tiene una correlación efectiva con el final de LS; ya que es una copia de dicho final.
Vamos a suponer que LG y LS ya están calculados.¿Cómo determinamos la posición de LS en la señal?. Muy sencillo:

1 - Tomamos una cantidad de muestras de longitud =LS.
2 - Calculamos la correlación de LG con el final de LS.
3 - Desplazamos las muestras en +1 muestra.
4 - repetimos el proceso

Como resultado obtenemos LS correlaciones, en las que la mejor representar la posición exacta del comienzo de LS.

El cálculo de la correlación es un proceso normal, pero en algunos casos nos lleva a resultados muy interesantes. En otras palabras, estamos correlando dos rectángulos idénticos, lo que nos lleva a un resultado en forma de triangulo, cuyo máximo indica la posición exacta de la correlación.



Básicamente, la búsqueda de este triangulo mágico es la base del análisis del OFDM. También es cierto que si buscamos la correlación en los limites de un solo símbolo, no tenemos muchas posibilidades de éxito. Sin embargo, si buscamos de manera estadística la correlación en varios símbolo, decenas o más, tendremos muchas posibilidades de hallarlo.
Por tanto, el algoritmo de análisis de OFDM sera como sigue:

1 - Coger un segmento de señal suficientemente largo.
2 - Este segmento debe contener decenas o centenas del LS estimado.
3 - Partiendo de un valor mínimo, calcular la correlación para todos los LG de LS:
4 - Analizar los resultado para el mejor “triángulo mágico” como solución inicial aceptable.

Es necesario aplica el algoritmo para todos los valores de LS desde el mínimo hasta el máximo.
Si la señal es un OFDM clásico con CP y los valores mínimo y máximo están bien estimados, aparecerá el triángulo mágico. El problema se presenta en saber cuando sera detectado dicho triángulo.
El algoritmo requiere una gran cantidad de cálculos. Por ejemplo, para un LS máximo de 400 supone alrededor de una hora de cálculos. Y no es lineal. Si este LS es de 500-600, el tiempo de cálculo sera de varias horas. Por tanto, encontrar el triángulo es solo una cuestión de tiempo, lo que hace del análisis del OFDM una tarea muy lenta y computacionalmente cara.

Tan pronto como se determinan LG y LS, podemos decir que el análisis del OFDM ya esta listo, puesto que LU=LS-LG y conociendo la posición de LU, se puede aplicar la FFT para demodular el OFDM.
También determinamos a partir de LS y LG:
1 - Velocidad de modulación Br =( velocidad de muestreo)/LS.
2 - Separación de portadoras/canales Sh =(Vel. Muestreo)/LU.

El numero de canales usados se calcula efectuando la FFT.

Podríamos considerar que con todo lo expuesto esta actualización de SA estaría terminada, ya que podemos encontrar el triángulo mágico. Hemos incrementado la velocidad de cálculo en un 30% y aún hay margen para más.
Tal y como esta ahora, en una señal DRM, SA halla la solución en unos 12 minutos para 40 símbolos y en unos 2 minutos para 10 símbolos.





La implementación actual del módulo OFDM en SA, solo resuelve el calculo de LG y LS: Esta implementación es solo el primer paso, pero debe ser bien comprendida para abordar el análisis del OFDM. Esta es la base del módulo y ya no volveremos sobre ella. Hemos empleado varios meses en su desarrollo y creemos que es una potente herramienta en el análisis de señal, ayudando a analizar un OFDM en cuestión de minutos.

Vista general y descripción del módulo.




1 - Ventana para presentación de información gráfica y datos asociados.
2 – Ventana de resultados aceptables en la búsqueda de LS y LG .
3 – Velocidad Br mínina para el cálculo. (valores enteros).
4 – Numero de muestras correspondientes al valor 3.
5 – Numero de símbolos que se usara en el análisis.
6 – Velocidad BR máxima, desde la que comenzará el análisis (valores enteros).
7 – Numero de muestras correspondientes a 6.
8 – Durante el proceso,tamaño del LS que se esta analizando.
9 – Arranque/parada del proceso de análisis OFDM.
10 – Símbolos usados para buscar la correlación, Si es menor de 40, la ventana 4 se pone en rojo, indicando baja fiabilidad de los resultados.
11 – Deslizante para ver los resultados correspondientes al valor seleccionado en 2.
12 – Nombre del fichero cuyo fragmento se esta analizando.

¿Cómo usar el módulo?

- Seleccione un fragmento de la señal en el espectrograma y lance el módulo OFDM.
-Ponga el margen bajo de la velocidad de modulación en la ventana 3. Generalmente, velocidades por debajo de 20 son raras. Si en la ventana 4 la cantidad es de 1000 o mayor, los tiempos de calculo son muy largos. La cantidad máxima no debería superar los 1200 para evitar tiempos de calculo demasiado largos.
- Ponga la velocidad máxima en la ventana 6. Valores de 300 o 400 son aceptables. Es importante que esta velocidad no sea menor que la real ya que en este caso no habría resultados.
-Seleccione la cantidad de símbolos a usar simultáneamente en la ventana 5. La cantidad mínima es 10, la recomendable es de 40. No se recomienda seleccionar muchos más de 40 ya que eso incrementa el tiempo de cálculo y no aporta mejoría notable a los resultados.
-Pulse “Go” y tómese un café o un te mientras se lleva a cabo el cálculo.
El proceso se puede interrumpir (break) en cualquier momento, pero no se permite modificar el valor de la ventana 3. Si desea modificar este valor, debe descartar los resultados obtenidos haciendo doble clic en la ventana 3.

¿Qué resultados se obtienen?

La salida del programa es una serie de combinaciones LG y LS de interés para el analista.
Los criterios de selección son amplios ya que existe la posibilidad de perder datos importantes.
Generalmente, el triangulo es fácil de identificar por su forma y amplitud. Pero a veces, y no dude que se verá en este caso, aparecen varios triángulos posible y elegir los datos correctos es una tarea nada fácil.
Si selecciona una de las lineas en la ventana 2, aparece la gráfica y datos correspondientes a ella en la ventana 1. La gráfica esta normalizada por lo que no es posible usar su apariencia para determinar el valor. En los datos, aparece el valor numérico correspondiente.

Para moverse por la gráfica en saltos aleatorios, use el control deslizante 11.
1 - Si pulsa los punteros laterales del control, se moverá muestra a muestra.
2 - Si pulsa entre el control y sus punteros, se moverá símbolo a símbolo.

Y como ya dijimos, planeamos expandir el módulo para ver las constelaciones de cada canal, corregir errores en el reloj de digitalizacion y desplazar en frecuencia para ajusta el OFDM a sus valores reales. Y si es posible, hacer que el módulo analice y extraiga todos los valores de forma automática.
También planeamos escribir un detallado artículo sobre este módulo, ya que sus posibilidades son muchas y permite resolver dudas e interrogantes sobre señales OFDM que suelen aparecer en los foros.

Suerte y al toro.
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Файл создан: 19 Oct 2009 19:18, посл. исправление: 19 Oct 2009 19:29
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