16.09.2017 12:06
drada 52 24100 Источник
Во время летней интернатуры мне поручили выяснить, будет ли работать беспроводная связь, если приёмник быстро движется относительно передатчика. В этой статье я расскажу об эффекте Доплера и насколько он страшен; что необходимо Wi-Fi устройству, чтобы его не бояться, а также поделюсь результатами эксперимента, в котором мы достигли скорости 340 километров в час!

image


Меня зовут Шухман Илья, и ещё недавно я являлся студентом Уральского Федерального Университета Института Радиоэлектроники и Информационных Технологий (ИРИТ-РтФ). Моя специализация – по бумагам радиоинженер, по факту – было немного программирования STM-32, было планирование проекта, было и моделирование системы радиосвязи, увлекался оборудованием Cisco. После окончания учебных будней я прошел на практику в компанию InfiNet Wireless.

Мне поручили подготовить эксперимент, который бы развеял сомнения о возможности использования радиооборудования этой компании на линках, где абонент движется относительно базовой станции на большой скорости. К примеру, если он закреплён на локомотиве “Сапсан”. Одной из угроз в этом случае считается эффект Доплера, при котором частота волны изменяется при относительном движении передатчика и приёмника.

Эффект Доплера


В чём природа этого эффекта? Представьте, что вам дали рулон бумаги и поручили рисовать на нём синусоиду. Вы ответственно приступили к задаче, но в процессе работы бумага, на которой вы рисуете, стала двигаться с некоторой скоростью. Очевидно, если вы будете делать вид, словно ничего не произошло, длина волны на вашем рисунке увеличится, а частота уменьшится. Этот эффект и называют доплеровским сдвигом частоты.

В узкополосном сигнале доплеровский сдвиг представляется следующей формулой [1]:

$f_d=f_0 \cdot \frac vc$


где $f_0$ – несущая частота сигнала, $v$ – относительная скорость движения, $c$ – скорость света.

Для примера возьмем близкие к нашему оборудованию и условию задачи параметры: скорость — 300 км/ч, несущяя частота — 5,3 ГГц скорость света – как всегда 3*10^8 м/с.

Посчитаем:

$$display$$f_d=5,3 \cdot 10^9 Гц \cdot \frac{300 \frac{км}{ч}}{3 \cdot 10^8 \fracмс}=5,3 \cdot 10^9 Гц \cdot \frac{300 \fracмс}{3,6 \cdot 3 \cdot 10^8 \fracмс}=1472 \ Гц?1,5 \ кГц$$display$$


Для передачи данных в радио может использоваться модуляция QAM, в которой информация кодируется на основе созвездий. Чем больше точек в созвездии, тем выше пропускная способность радиоканала. Смоделируем в Matlab обычную передачу по радиотракту, используя как модель канал Райса:


Напомню, что каждому скоплению точек соответствует один байт. Да, точки немного расползлись, но в пределах приличия, и приёмник всё равно может однозначно понять, какому байту соответствует каждая точка. Теперь давайте добавим Доплеровский сдвиг при скорости движения в 30 км/ч:

image

В 70 км/ч:

image

В 100 км/ч:

image

Мы видим, как уже на скорости в 70 км\ч точки сдвинулись и перекрыли зоны друг друга, что сразу заметно увеличивает количество ошибок. К счастью, в радиоканале дополнительно применяется модуляция OFDM, которая более толерантна к эффекту Доплера.

image

В модуляции OFDM параллельно передаётся несколько сигналов со специально подобранной частотой таким образом, что на частоте одного сигнала мощность остальных сигналов равна нулю. Доплеровский сдвиг перенесет частоты всех поднесущих, поэтому на приёмнике возникнет интерференция между соседними поднесущими и уровень “сигнал”-”шум” снизится. Насколько? Для частоты 5.3 ГГц на скорости в 253 км/ч снижение составит 0.1 дБ, что пренебрежимо мало, а деградация на 1 дБ будет наблюдаться на скорости 750 км/ч — уже серьёзней, но всё равно не приведёт к разрыву канала связи [2].

Для борьбы с разлётом поднесущих в OFDM на специально выделенных частотах передаётся заранее известная последовательность с высокой амплитудой, модулировання простым и надёжным алгоритмом BPSK.

Приёмник легко может их обнаружить, увидеть насколько у этих спец-сигналов сдвинулась фаза и частота, и по этим данным сдвинуть всё обратно.

image

Аналогичные работы


Взглянем на другие исследования этого вопроса. Pierpaolo Bergamo, Daniela Maniezzo и Kung Yao из Университета Калифорнии провели эксперимент на трассе в пустыне разогнав два автомобиля навстречу друг другу на суммарной скорости до 240 км/ч, и продемонстрировали, что количество пакетных ошибок и задержка были близки к нулю [4].

Близкие результаты были также получены Hassan GHANNOUM, David SANZ, Bernadette VILLEFORCEIX, Henri PHILIPPE и Pascal MERCIER из Франции, когда они проводили этот эксперимент посредством установки базовых станций на вышки вдоль железнодорожного полотна, по которому на скорости 300 км/ч проезжал поезд с приёмным оборудованием [5].

image

image

Скачки скорости передачи данных были обусловлены тем, что в эти моменты поезд проезжал мимо первой, а затем и второй базовых станций (БС), и связь терялась на период переподключения.

Эксперимент


После всех теоретических изысканий были проведены три серии экспериментов. Они были нацелены на проверку стабильности канала связи

на оборудовании Infinet R5000-Smn, 5 ГГц, с полосой пропускания в 40 МГц, мощностью усилителя 25dBm в различных сценариях работы.

image

Эксперименты проводились на строящемся участке екатеринбургской кольцевой автодороги, со следующими координатами и профилем местности:

image

image

Было сделано три серии экспериментов:

1. В первой серии базовая станция с антенной в 23 dBi была установлена на штатив. Другое устройство было установлено в автомобиль, где использовались две всенаправленные антенны-плавника с коэффициентом усиления в 4 dBi.

Провели 4 эксперимента на скоростях движения 100, 130, 150 и 170 км/ч и один эксперимент на скорости движения 170 км/ч при условии постоянного bitrate, равного 90 Мб/с. Однонаправленный трафик генерировался посредством прибора “Беркут” в направлении с автомобиля на БС. Режим работы TDMA-MISO. Съем статистических данных происходил с базовой станции.

image

image

Графики уровня сигнала при различных скоростях движения показывают нам, что увеличение скорости не оказывает никакого влияния в данном диапазоне. В силу вышеизложенных причин графики пропускной способности канала будут приведены только для 150 и 170 км/ч.

1) 150 км/ч, Downlink

image

2) 170 км/ч, Downlink

image

Эти графики демонстрируют нам разброс пропускной способности не более чем на один шаг (90-135 Мб/с), что говорит нам о том, что связь более чем устойчива.

2. Во второй серии экспериментов изучалось влияние ускорения на канал связи. Трафик также гнался однонаправленно посредством Беркута с автомобиля на БС. Съем данных происходил в автомобиле: я сидел на пассажирском сиденье с ноутбуком и смотрел на графики.

Были осуществлены два эксперимента на проверку высокого ускорения на короткой дистанции и переменного ускорения-замедления на длинной. В силу того, что сильных отклонений от обычного режима работы выявлено не было, то приведу лишь графики пропускной способности на передающей стороне:

2.1 Высокое ускорение, Uplink

image

Падение в конце произошло в силу того, что в этот момент машина с всенаправленными антеннами проехала мимо стационарной узконаправленной антенны и вышла за её зону покрытия.

2.2 Ускорение-замедление, Uplink

image

Данные графики демонстрируют нам, что влияние ускорения если и есть, то очень несущественное.

3. В третьей серии экспериментов использовалось два автомобиля, и автомобили двигались навстречу друг другу по противоположенным полосам движения с бетонной перегородкой между ними. На обоих автомобилях в качестве антенн использовались плавники, поэтому в этих экспериментах энергетика нашего канала была ниже на 19 дБ, и качество связи заметно снизилось. Для референса в первом прогоне автомобили двигались со скоростью 85 км\ч (в сумме — 170 км\ч), так что мы могли сравнить результаты с предыдущими экспериментами.

3.1 170 км/ч, Uplink

image

image

Данный эксперимент показывает, что падение мощности имеет место быть, но разброс скоростей передачи данных некритичен, что подтверждает корреляцию данного эксперимента с предыдущими.

3.2 движение двух машин навстречу друг другу со скоростью 170 км/ч (в сумме = 340 км/ч), Uplink

image

image

Данный эксперимент также показывает, что его характеристики не отличаются от предыдущего, что означает, что работа устройств на данных скоростях возможна.

Вывод


Характеристики радиоканала связи при различных скоростях движения до 340 км/ч и у статичного линка совпадают как качественно, так и количественно. Мы не смогли зафиксировать никакого влияния скорости или ускорения на радиоканал в этом диапазоне скоростей.

Спасибо, что были с нами )

image



Литература
1. ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Доплера
2.«OFDM for Wireless Multimedia Communications», RiChard van Nee, Ramjee Prasad, Artech House
3.«РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ КОРРЕКЦИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ В СИСТЕМАХ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ И МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ (OFDM)», Позднякова Лидия Васильевна, Владимирский государственный университет.
4. home.deib.polimi.it/cesana/publications/conferences/PDF/BergamoITC2003.pdf
5. www.railway-research.org/IMG/pdf/d3_ghannoum_hassan.pdf

Комментарии (52)


  1. SinsI
    16.09.2017 15:19
    #10318297
    +1

    Что-то не верится этим графикам: 340 км/ч в течение 50 секунд — это больше 4 км, что должно радикально менять мощность сигнала…


    1. Noizefan
      16.09.2017 15:20
      #10318299
      -3

      Кому-кому что-то должно без доказательств?


      1. Psychosynthesis
        16.09.2017 15:57
        #10318319
        +1

        RSSI


    1. BAC51
      18.09.2017 07:56
      #10320553

      Запас мощности превышал окно чувствительности для выбранной модуляции.


  1. MindShifter
    16.09.2017 16:04
    #10318325
    +3

    Мой ответ — не будет. В автобусе каждый день проезжаю по городу мимо нескольких точек wi-fi, сигнал падает до 0 пока телефон к ним коннектится. Автобус, к слову, не такой быстрый.


    1. VaskivskyiYe
      16.09.2017 16:36
      #10318357
      +2

      С телефоном можно не успеть подключиться к WiFi, даже если пешком проходишь мимо точек доступа. Даже с заранее известными паролями, автоподключением и постоянным сканированием сети. Просто проблема не в эффекте Допплера, а в самих передатчиках и их качестве.
      С антенами как в статье, естественно, будет получше просто из-за радиуса. Да и направленная из определённой точки базовая станция неплохо бы помогла. Вот только на практике такого не встречается и не всегда известно, какой же будет сигнал и с какой стороны — компенсировать сложно


  1. Disasm
    16.09.2017 16:21
    #10318341
    +5

    Графики очень подозрительные: местами кажется, что они построены по двум-трём точкам. Достоверность таких результатов под большим вопросом.


    1. drada Автор
      17.09.2017 09:51
      #10319111

      Не спорю, там приходилось делать выборку с шагом в 10 секунд, в силу отсутствия возможности выгрузить данные по измерениям уровня сигнала и скорости передачи в виде файла.


  1. willyd
    16.09.2017 16:22
    #10318343
    +1

    Суть теста непонятна.
    Скорость непрактична. Сейчас, длительное время только скоростные поезда передвигаются на такой скорости.
    Тест на одном активном клиенте не показателен. Намного интересней как будет работать AP при нескольких клиентах с различными значениями сдвига частоты.

    Приёмник легко может их обнаружить, увидеть насколько у этих спец-сигналов сдвинулась фаза и частота, и по этим данным сдвинуть всё обратно.

    Что, что? Я уже что-то не помню конечно. Но АПЧ не сигнал сдвигает а частоту гетеродина приемника.
    По большому счету, все дело в качестве автоподстройки частоты. Для самого сигнала значение помех(сдвига частот) в следствии эффекта Доплера будет незначительное.


    1. voyager-1
      16.09.2017 19:31
      #10318527
      +1

      Скорость непрактична. Сейчас, длительное время только скоростные поезда передвигаются на такой скорости.
      Автомобили (автобаны в Германии), вертолёты, лёгкие самолёты (у некоторых такие прямо в сараях стоят, речь конечно не про эту страну). При желании можно и какое-нибудь более безумное применение найти, вроде GoPro на шлеме парашютиста в падении/в вингсьюте.
      Что, что? Я уже что-то не помню конечно. Но АПЧ не сигнал сдвигает а частоту гетеродина приемника.
      Самый большой лимит по скорости — у 802.11p, и это только 200 км/ч. Для всего что движется быстрее — работа не гарантируется. Лимитов для других стандартов не знаю, но они точно намного ниже.


      1. willyd
        17.09.2017 04:29
        #10318971

        вертолёты, лёгкие самолёты

        Первое, вы радиус действия точки осознаете? Второе, направленная антена используемая в тесте и авиатранспорт, как-то не соотносятся. Поезд едет по прямой, машины по трессе, там еще можно провести радиопланирование, а предложеном вами случае?
        Самый большой лимит по скорости — у 802.11p, и это только 200 км/ч.

        Который обусловлен диапазоном работы АПЧ. Никто не мешает производителю сделать чучше рекомендации, но зачем?!


        1. voyager-1
          17.09.2017 06:56
          #10319011

          Первое, вы радиус действия точки осознаете?
          Без направленных антенн 802.11a может до 5 км работать. А с направленной антенной — рекорд стабильной связи для WiFiвообще 304 км составляет.
          Который обусловлен диапазоном работы АПЧ. Никто не мешает производителю сделать чучше рекомендации, но зачем?!
          Обычное рыночное спрос/предложение: будет спрос — появится и стандарт и производители оборудования, не будет достаточного спроса — в удалённых точках мира будут продолжать «колхозить» каждый во что горазд.
          Я вам даже скажу, что приемник и передатчик будут в разы проще, если вы будете использовать свое решение.
          Проще, не спорю. Но для 99% случаев — проще купить готовое решение, чем придумывать своё. Потому-что большинство из тех, кому это надо — это учёные/военные/просто рядовые граждане живущие на отшибе, у которых познания в средствах связи ограничиваются знанием какой стороной надо сотовый телефон держать.


          1. willyd
            17.09.2017 07:35
            #10319025

            Обычное рыночное спрос/предложение: будет спрос — появится и стандарт и производители оборудования, не будет достаточного спроса — в удалённых точках мира будут продолжать «колхозить» каждый во что горазд.

            Самый большой лимит по скорости — у 802.11p, и это только 200 км/ч.

            Мы же не будем с вами допускать, что в группе IEEE сидят дураки и там нет заинтересованных сторон в виде вендоров? IoT это может и круто. Но как-бы технологическая сложность и себестоимость решает.
            Но для 99% случаев — проще купить готовое решение, чем придумывать своё.

            Конечно проще, если вы можете себе это позволить! Сдается мне, что и используемая точка доступа не особо подходит для рядового гражданина (единственная цена которую я нашел).
            Потому-что большинство из тех, кому это надо — это учёные/военные/просто рядовые граждане живущие на отшибе, у которых познания в средствах связи ограничиваются знанием какой стороной надо сотовый телефон держать.

            Учёные — можете пример привести, где ученным такое может понадобиться и они не смогут найти специализированного решения и/или расположить передатчик и приемник для уменьшения доплеровского эффекта, к примеру, чтобы линия распространения радиоволн от передатчика стремилась к перпендикуляру к линии движения клиента?
            Военные? WiFi? Серьезно? Любой комплекс радиоэлектронного подавления в первую очередь будет воздействовать на общие стандартны и частоты используемые для передачи информации.
            Просто рядовые граждане живущие на отшибе каждый день нарезают на Maybach Vision 6 в зоне действия точки доступа за 1000 евро!!!


      1. willyd
        17.09.2017 06:18
        #10318987
        +2

        При желании можно и какое-нибудь более безумное применение найти, вроде GoPro на шлеме парашютиста в падении/в вингсьюте.

        Я вам как связист пишу. Натягивать общеиспользуемый протокол точка-мултиточка (мульти-мульти для версии > n) на такой частный случай, где проще и надежнее использовать свое проприетарное решение на общедоступных частотах(которые есть, выделены и доступны) — глупо. Просто потому, что в угоду возможности общего использования среды (одну точку могут использовать более одного клиента) были пренесы другие параметры (тот же диапозон АПЧ).
        Я вам даже скажу, что приемник и передатчик будут в разы проще, если вы будете использовать свое решение.


  1. VaskivskyiYe
    16.09.2017 16:25
    #10318345
    -1

    … физические эффекты на сверхвысоких скоростях ...


  1. callypso
    16.09.2017 16:47
    #10318367
    +1

    Тоже слабо верю в достовеность результатов и корректность эксперимента… Какой тип трафика выдавал ваш генератор? Оборудование на приемной стороне было каким-то специальным?


    1. drada Автор
      17.09.2017 09:58
      #10319119

      Однонаправленный трафик, на приемной стороне обычный loopback.


      1. callypso
        17.09.2017 14:37
        #10319409

        Ну вот, а попробуйте теперь тоже самое с TCP… да и странный эксперимент какой-то, большинству тут известно, что проблема при использовании WiFi с движущимися абонентами ни разу не в доплере, а в ограничении выходной мощности при использовании ISM-диапазона и соотвественно ограничении зоны обслуживания, а также в том, что поддержки хендоверов нет, т.е. в случае потери сигнала от одной точки доступа переподключение к другой будет с пускай и кратковременной, но потерей сервиса…


        1. BAC51
          18.09.2017 07:43
          #10320541

          Выделяйте частоты, ставьте секторную антенну и получите покрытие до 30 км.
          Реализаций хендоверов масса. Например, BigAP, где все точки доступа имеют один мак-адрес, а контроллер рулит трафиком — в этом случае переподключение происходит seamless.
          Впрочем, если мы говорим о реализации покрытия для поезда, то задача становится тривиальной из-за возможности часто размещать AP.


  1. pnetmon
    16.09.2017 16:49
    #10318369
    +1

    Будет ли работать Wi-Fi на скорости 340 км/ч?

    А какая дальность Wi-Fi?


    Интересно уменьшение расстояния между приемником и передатчиком должно увеличить скорость передачи? По графикам не видно. А почему… не с того расстояния начинали эксперимент?


    1. drada Автор
      17.09.2017 10:08
      #10319125

      Если вы про графики, которые были по эксперименту с одним автомобилем, то там мы изначально начинали с положения, где связь была устойчивой и скорость передачи максимальной. Если про эксперимент с двумя машинами, то при сближении двух авто с всенаправленными антеннами мы хорошо перекрываем зону Френеля при их сближении, так как антенны были установлены на корпус авто.


      1. pnetmon
        17.09.2017 16:48
        #10319631

        То есть эксперимент был — установили соединение и после этого достигли указанной скорости? А не набрали скорость и начали регистрироваться в сети и совершать обмен данными?


  1. Andy_Big
    16.09.2017 16:52
    #10318375

    в процессе работы бумага, на которой вы рисуете, стала двигаться с некоторой скоростью. Очевидно, если вы будете делать вид, словно ничего не произошло, длина волны на вашем рисунке увеличится, а частота уменьшится.

    Это смотря в какую сторону движется бумага. Может быть и с точностью до наоборот :)


    1. BAC51
      18.09.2017 07:34
      #10320535

      да, а если она стала двигаться вверх, то вообще :)


  1. Ugrum
    16.09.2017 17:06
    #10318399
    +6

    Вывод из эксперимента.
    Ветер скоростью до 340 км/ч гарантированно не сдувает радиоволны.


    1. drada Автор
      17.09.2017 10:09
      #10319127
      +1

      И антенны тоже)


      1. Ugrum
        17.09.2017 21:47
        #10320089

        А это утверждение требует отдельного заезда.
        Одной тележки с антеннами, со скоростью в 340 км/ч.


        1. Ugrum
          17.09.2017 21:54
          #10320113

          Ибо они, ибо их, ибо каждая антенна выше 170, ну даже пусть до 190 км/ч не была разогнана.


  1. NAIs2
    16.09.2017 19:13
    #10318521
    +2

    А какой смысл в использовании базовой станции в отношении к движущемуся пользователю со скоростью 350км/ч? Не проще ли поставить станцию на сам сапсан?


    1. pnetmon
      16.09.2017 21:07
      #10318649

      А может с Сапсана нужно что-то передавать с большой скоростью и задешево. Вот поставить направленную антенну направив ее по прямому участку пути и принимать данные.


      1. BAC51
        18.09.2017 07:33
        #10320533

        да, примерно таким способом и реализован вайфай в Аэроэкспрессах, метро и тп.


  1. hzs
    16.09.2017 21:09
    #10318655
    +4

    А зачем на фотках замазывать номера, если на превью тытрубы всё видно?


  1. Dmitri-D
    16.09.2017 22:38
    #10318767
    +1

    В реальности всё зависит от частоты и полосы.
    Проверяли цифровые TV тюнеры DVB, где используется такая же QAM модуляция с сеткой поднесущих. Почти все модели теряли прием на скорости выше 40км/ч — абсолютно ничего невозможной поймать. Видимо, потому что полоса широкая (5MHz вместо 40kHz в wifi), и никакой защиты от смещения поднесущих нет. Но одна модель, в которой предусмотрели компесацию смещения, довольно устойчиво держала прием вплоть до 120км/ч. Выше проверить было негде.


    1. willyd
      17.09.2017 07:10
      #10319017
      +1

      А приемники телевизоров должны гасить доплеровскую помеху?
      В реальности все зависит от реализации автоподстройки частоты в приемнике. Нет понятия «защита от смещения». Поступивший в приемник сигнал тяжело изменить: вы можете сложить сигнал с чем-то, но эти действие нелинейны и вот они зависят от ширины частот. Для выделения полезного сигнала необходимо чтобы приемник работал на частоте несущей, и это достигается с помощью автоподстройки частоты (АПЧ), которая работает в определенном диапазоне, чем больше диапазон и точнее подстройка тем сложнее(дороже) ее реализовать.
      Уход частоты обусловлен гетерегенностью среды распространения (очень небольшой процент от общего значения, больше будут влиять замирания, чем изменения скорости распространения), нестабильность передатчика (что для широковещания больше соответствует аварийному состоянию, чем особенностям работы), и доплеровский эффект, который стационарные телевизоры не особо должен волновать — на массовом рынке не каждый будет ставить панель в мультивен и гонять со скоростью 100 км/c смотря новости на первом канале по DVB-T, да в нашем случае упущенная вами последняя буква имеет значение, для S нужно постараться создать значимое значение, C по определени. статический. Вот производители и не парятся АПЧ, при 40 км/ч смещение несущей будет порядка 25 Гц, и QAM сигнал будет распознаваем коррелятором. Скорее всего у портативных телевизоров дело обстоит иначе.


      1. Dmitri-D
        17.09.2017 09:05
        #10319077

        Я бы вам посоветовал не теоретизировать — повлияет 25Hz или нет, а почитать практику и теорию решения этой проблемы.
        dsp.stackexchange.com/questions/360/how-to-demodulate-an-ofdm-signal — тут на пальцах объясняется как демодулируют OFDM
        www.win.tue.nl/wic2004/30.pdf — тут начало пути решения проблемы сдвига частот. Чипы, использующие компенсаторы, появились гораздо позже
        На практике в 2011-2012 годах было оттестировано более 10 DVB-T тюнеров, включая четырехантенные варианты, которые практически полностью исключают замирание. Да и тестировалось внутри МКАД, где замирание почти не проблема. Но нет, они тоже не хотят работать на скорости. А найденная, почти случайно, модель работает устойчиво.


        1. willyd
          18.09.2017 07:52
          #10320551

          ОК. Дело дейтвительно не только в АПЧ.
          Проблема не в уходе частоты несущей, а в деградации уровня сигнал-шум в связи с внутриканальной интереференцией. По ссылке, которую вы дали, philips предлагает решение в виде доплнительных эвалайзеров работающих на основе данных полученных из расчета пилотных сигналов.
          Но по той же ссылке, в их модели канала уровень сигнал-шум порядка 25 дБ на скорости 50км/ч. Да и, в принципе, по всем ссылкам рассматривается проблема на скоростях выше 100км/ч.
          Но…
          Зачем? Это не настолько необходимая фича, что бы внедрять в производство более дорогую компанентную базу.
          Это не отменяет того факта, что проблема может быть с АПЧ.


      1. BAC51
        18.09.2017 07:32
        #10320531

        для приёмника неизвестно, в следствие чего у него сдвиг частот произошёл — из-за проделок Допплера или это генератор наедается, поэтому приёмник должен уметь сражаться со сдвигами определенной величины, тем более в любой книжке про OFDM написано, как это сделать. А QAM здесь не при чём, если OFDM смог восстановить сигнал, то символы QAM будут целыми.


        1. Dmitri-D
          19.09.2017 01:32
          #10322409

          Сдвиг разный для разных поднесущих. Это разрушает ортогональность OFDM.
          (выше написал QAM — я очепятался)
          Кроме того, доплер увеличивает фазовый шум — видите с поворотом массива точки становятся всё более размытыми? И эффективно это ухудшает отношение сигнал-шум, при том же фактическом входном уровне сигнала.


          1. BAC51
            19.09.2017 08:43
            #10322659

            В нашей любимой библии OFDM («OFDM for Wireless Multimedia Communications», RiChard van Nee) на 77ой странице приведён график падения сигнал\шума в зависимости от отношения значения сдвига к ширине между поднесущими.


            Фазу OFDM восстанавливает по пилотным сигналам: каждые несколько поднесущих размещён сигнал известной фазы. Приёмник видит, как меняется фаза в нескольких пилотах и может интерполировать смещение фазы в поднесущих между этими пилотами.

            на 340 км\ч при достаточной энергетике канала приёмник успешно восстанавливает сигнал так, что QAM64 демодулируется без ошибок.

            Раз это не происходит у ребят с телевидением, я могу лишь предположить, что у них была слаба энергетика настолько, что небольшая скорость убивала сигнал. А вообще DVB-T в своей спецификации учитывает возможность клиентов двигаться


    1. Alexeyslav
      17.09.2017 10:57
      #10319191
      +1

      у WiFi полоса шире. 20/40/80/160 Мегагерц! А не кило-…
      И что-то мне подсказыавет, что в тех китайских тюнерах нет никакой АПЧ или она действует слишком медленно(рассчитано под стационарное применение). Но даже с АПЧ приходится достигать компромиссов — чем шире зона АПЧ тем сильнее влияние помех.


      1. Dmitri-D
        19.09.2017 01:37
        #10322419

        Да, тормознул, сорри, мегагерц.
        А китайские тюнеры — автомобильные, с проводами — там зажигание, плюс, ноль. Как можно ожидать стационарное их применение?
        Про медленную АПЧ — ну пытались на скорости 40 ехать ровно, и искать каналы. Не один не находился от слова совсем.


  1. San_tit
    17.09.2017 15:02
    #10319489

    Если решение делается специализированно под конкретный вид ТС почему бы не взять модель с компенсацией измеряемых возмущений: скорость поезда (как и координаты) известны и программно сдвинуть несущую в зависимости от расположения БС вверх или вниз. И не надо никаких корреляторов дополнительных.


    1. BAC51
      18.09.2017 07:23
      #10320519

      Можно вообще в пилотной поднесущей передавать свои gps-координаты, и будет универсально работать :)


    1. Dmitri-D
      19.09.2017 01:41
      #10322453

      доплер по-разному сдвигает разные частоты. Это разрушает OFDM — разрушается ортогональность, поэтому простым сдвигом назад вы ничего не решите.


      1. BAC51
        19.09.2017 15:26
        #10323493

        если нужно бороться только с допплером и известна относительная скорость, то можно сделать свой АПЧ под каждую поднесущую. Просто это никому не надо в real use, потому что не допплером единым разрушается сигнал


        1. Dmitri-D
          20.09.2017 04:50
          #10324367

          Фантастика. Как вы собираетесь делать АПЧ на все поднесущие? вы видели сам сигнал OFDM DVB-T? Это по сути белый шум в полосе 8MHz — спектральная плотность очень равномерная. Никаких пиков. Как вы будете выделять все поднесущие из него?


          1. BAC51
            20.09.2017 06:21
            #10324395

            но мы же знаем расстояние, на которое сдвинулась каждая поднесущая?


        1. Dmitri-D
          20.09.2017 07:34
          #10324421

          Что значит свой АПЧ? Что конкретно вы собрались подстраивать? У вас цифровой сигнал — где все принятые поднесущие одновременно. Вы его преобразуете Фурье преобразователем. Куда и чего вы будете подстраивать? Всё что у вас есть — это частота сэмпилнга, с коророй вы оцифровываете. Вы только ее и можете подстроить, больше ни-че-го.


          1. BAC51
            20.09.2017 07:49
            #10324435

            При чём здесь частота семплинга? Сделайте 128 копий сигнала и каждый сдвиньте на заранее известную дельту


          1. willyd
            20.09.2017 19:54
            #10326119

            Фантастика. Как вы собираетесь делать АПЧ на все поднесущие?

            А чего фантастика?
            Сначала, вам нужна АПЧ для получения исходного сигнала. Далее (ссылку вы сами дали) по пилотным сигналам вычисляются частоты поднесущих и настраивается эквалайзер для подавления внутриканальной интерференции и выделения полезного сигнала.
            Так, что в «идеальном тракте» с «идеальным доплеровским смещением» вы спокойно можете работать с преднастроенным эквалайзером, при учете, что генераторы передатчика и приемника тоже «идеальны».
            Но как заметили выше — не доплером едины все помехи в тракте.
            Что значит свой АПЧ? Что конкретно вы собрались подстраивать? У вас цифровой сигнал — где все принятые поднесущие одновременно.

            Ну для корректоной обработки вым бы сналачала добиться правильного приема при максимальном значение сигнал-шум.
            Вы вроде бы правильные ссылки давали. Но либо сейчас вы некорректно что-то формулируете, либо сами не поняли, что там написано.
            ЗЫ причем тут частота сеплинга? И что это такое вообше???


  1. Jeyko
    17.09.2017 21:09
    #10320013

    Следующий вопрос: будет ли работать wi-fi на околосветовых скоростях?


    1. BAC51
      18.09.2017 08:06
      #10320557

      Несущая частота удвоится, так что традиционная антена просто перестанет это слышать :(