Ich sende und empfange ein Signal mit 40kHz (Ultraschall). Das empfangene Signal wird auf einem ARM7 uC ausgewertet. Bei nachlassender Signalstärke verschwindet das Signal im Rauschen. Bisher wende ich eine FFT an, womit ich ca. 5x schwächere Signale dedektieren kann, jedoch reicht das für die Anwendung noch nicht aus. Was kann ich noch tun um das Signal im Rauschen zu finden? Sendesignal modulieren? Wer kann mir einen Tipp geben? Das ganze muss sich jedoch auf einem Mikrocontroller im Bereich <100ms rechnen lassen.
Michael schrieb: > Was kann ich noch tun um das Signal im Rauschen zu finden? > Sendesignal modulieren? wie sieht die Eingangsstufe im Empfänger aus? Gibt es dort einen LC-Resonanzkreis oder einen schmalbandigen Bandpaß? Gruß Anja
>wie sieht die Eingangsstufe im Empfänger aus? >Gibt es dort einen LC-Resonanzkreis oder einen schmalbandigen Bandpaß? Das ist ein rauscharmer Verstärker im Frequenzbereich 30-50kHz. Hier lassen sich vermutlich noch ein paar Prozent herausholen. Aber welche Methoden kann man auf der Softwareseite anwenden?
Was man dazu womöglich lesen könnte: Beitrag "Korrelation ist besser statt hohe Sendeleitsung!!!" Beitrag "Codierte Funkuebertragung (war: "Korrelation ist besser...")" Beitrag "Signale unter Rauschen erkennen (War: Neue RFM-Module)" Beitrag "Simulation mit Audiosignale"
>guck mal Lockin verstärker AD630 Und was wäre dann sein Referenzsignal für Sender und Empfänger? http://de.wikipedia.org/wiki/Lock-in-Verst%C3%A4rker
Eine Frage zu dem Thema Korrelation: Man muss, wenn ich das richtig verstanden habe, eine Signalform abprüfen. Das dauert dann aber die gesamte Signalform und limitiert somit die Bandbreite oder? Wenn ich eine 20 Samples lange Kette prüfe, habe ich nur 5%, oder?
kommt drauf an was für ein SNR/eine BER du haben willst. einen einfachen tipp kann ich dir nicht geben, da brauchen wir schon mehr infos über das system. hier mal ein paar stichworte die mir dazu einfallen: http://en.wikipedia.org/wiki/Estimation_theory http://de.wikipedia.org/wiki/Autokorrelation http://de.wikipedia.org/wiki/Forward_Error_Correction und wie schon gesagt, spread spectrum wär auch noch ne option. @krausi: was heisst "eine signalform abprüfen"???? korrelation heisst eigentlich nur "sich ähnlich sein" (frei übersetzt). wie lang du dein signal anschaust ist erstmal wurst, jedenfalls für das grundlegene verständnis. wie kommst du von 20 samples auf 5%?
Salewski, Stefan schrieb: >>guck mal Lockin verstärker AD630 > > > > Und was wäre dann sein Referenzsignal für Sender und Empfänger? > > http://de.wikipedia.org/wiki/Lock-in-Verst%C3%A4rker > > Die 40kHz legt Michael doch an (irgendein Signalgenerator wird da ja dahinterstecken), also kann er das als Referenzsignal nehmen. Alternativ einen Lock-in mit Virtual Reference Mode nutzen (http://www.signalrecovery.com/our-products/lock-in-amplifiers/7230.aspx). Der sucht das Signal nach periodischen positiven Nulldurchgängen ab und generiert sich mit Hilfe seines internen Oszillators seine Referenzfrequenz selbst.
Michael schrieb: > Ich sende und empfange ein Signal mit 40kHz (Ultraschall). Das > empfangene Signal wird auf einem ARM7 uC ausgewertet. Bei nachlassender > Signalstärke verschwindet das Signal im Rauschen. Bisher wende ich eine > FFT an, womit ich ca. 5x schwächere Signale detektieren kann, jedoch > reicht das für die Anwendung noch nicht aus. > > Was kann ich noch tun um das Signal im Rauschen zu finden? > Sendesignal modulieren? > Wer kann mir einen Tipp geben? Das ganze muss sich jedoch auf einem > Mikrocontroller im Bereich <100ms rechnen lassen. Hallo Michael, die analoge Vorfilterung wurde ja schon angesprochen. Es lohnt sicher, da Aufwand zu spendieren. Was analog fehlt, kriegst du digital nicht mehr rekonstruiert. Die FFT bringt dir nur eingeschränkt etwas, weil sie im Grunde für jede Frequenzstützstelle zwei Korrelationen rechnet (mit sin und cos der jeweiligen Frequenz). Die FFT-Werte neben 40 kHz bringen dir erst mal recht wenig, du rechnest sie quasi ohne weiteren Zweck aus. Oder brauchst du sie anderweitig? Sind Abtastrate und FFT-Länge so gewählt, dass sich bei 40 kHz tatsächlich eine Stützstelle ergibt? Wenn nein, dann sind deine Parameter nicht optimal. Ich würde an deiner Stelle erst mal eine Korrelation mit einem 40 kHz-Sinus und -Cosinus rechnen, ganz einfach im Zeitbereich. Daraus kannst du dann den Betrag bestimmen und auf die empfangene Gesamtleistung normieren. Der Rechenaufwand ist ziemlich überschaubar, wenn dein µC in Hardware multiplizieren kann - pro Tap vier Multiplikationen und eine Addition, plus der Aufwand für die Gesamtleistungsschätzung (eine Multiplikation und eine Addition je Tap, ggf. kann man das auch noch unterabtasten). Der Sinus ist an sich als Anregungssignal nicht verkehrt, weil die Korrelation so schön einfach zu rechnen ist. Natürlich kannst du auch höherwertige (dh. breitbandigere) Anregungen nehmen. Ich würde mit Phasenmodulation anfangen, d.h. den gesendeten Sinus zwischendrin ein bisschen dehnen und stauchen. Gruß, Max
Max G. schrieb: > Ich würde an deiner Stelle erst mal eine Korrelation mit einem 40 > kHz-Sinus und -Cosinus rechnen, ganz einfach im Zeitbereich. Wozu der Aufwand mit Sin und Cos. Die Multiplikation mit einem Rechteck (+/-) reicht völlig aus. Wenn das Eingangssignal keine Frequenzanteile bei 120 kHz und höheren Oberwellen enthält, macht das nichtmal einen Unterschied.
Tom schrieb: > Max G. schrieb: >> Ich würde an deiner Stelle erst mal eine Korrelation mit einem 40 >> kHz-Sinus und -Cosinus rechnen, ganz einfach im Zeitbereich. > > Wozu der Aufwand mit Sin und Cos. Die Multiplikation mit einem Rechteck > (+/-) reicht völlig aus. Wenn das Eingangssignal keine Frequenzanteile > bei 120 kHz und höheren Oberwellen enthält, macht das nichtmal einen > Unterschied. OK, das ist natürlich noch mal billiger. Bei entsprechender Phasenlage kriegst Du aber nur eine Nulllinie raus. Du wirst also zwei Rechtecke nehmen müssen. Wenn ihm der SNR wichtig ist, wird er aber mit sin und cos glücklicher werden. Max
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