Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в широкополосных системах радиодоступа

Бочечка, Григорий Сергеевич

Системы, сети и устройства телекоммуникаций

автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в широкополосных системах радиодоступа

кандидата технических наук: Бочечка, Григорий Сергеевич
город: Москва
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.12.13
цена: 450 рублей

Диссертация по радиотехнике и связи на тему «Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в широкополосных системах радиодоступа»

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в широкополосных системах радиодоступа"

На правах рукописи

005008444

Бочечка Григорий Сергеевич

ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ МНОГОЛУЧЕВОГО КАНАЛА В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИСТЕМАХ РАДИОДОСТУПА

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 ¡1Н В 1Ш

Москва, 2011

005008444

Работа выполнена на кафедре «Радиотехнические системы» Федерального Государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (ФГОБУ ВПО МТУСИ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шннаков Юрий Семенович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнов Николай Исаакович

кандидат технических наук, доцент Власов Василий Алексеевич

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР)

Защита диссертации состоится «9» февраля 2012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.219.001.03 при Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики по адресу: 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, 8а, ауд. А-455.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ.

Автореферат разослан « 22 » к а

"г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д.219.001.03 к.т.и., доц.

Ерохин С.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Все большую популярность среди специалистов и потребителей услуг связи завоевывают технологии радиодоступа. Долгое время они находились в тени сотовой связи и воспринимались как второстепенные и вспомогательные, с помощью которых замещались традиционные проводные технологии. Однако в настоящее время технологии стремительно выходят на первый план благодаря новым способам формирования и обработки сигналов, новым сценариям предоставления услуг связи, снижению стоимости оборудования и упрощению его применения. Еще более серьезным аргументом «за» радиодоступ является постоянное увеличение пропускной способности, доступной абоненту. За период (1989-2011 гг.) увеличение составило сотни раз (с 1 до 300 Мбит/с) и неудержимо продолжается благодаря непрерывному внедрению новейших научных и технологических решений.

Удобство и высокое качество услуг связи, предоставляемых оборудованием радиодоступа, позволяют ему успешно конкурировать с проводными средствами связи. Дополнительным фактором, способствующим быстрому внедрению систем радиодоступа, является широкая полоса частот, доступная для применения в мире в целом, и в России, в частности. Существенно более высокий уровень спектральной эффективности, достигающий сегодня значений 6 бит/с/Гц, и ее постоянное увеличение обеспечивают дальнейший рост преимуществ оборудования радиодоступа по отношению к технологиям сотовой связи (спектральная эффективность которых менее 1 бит/с/Гц).

Одним из перспективных направлений в области создания цифровых систем радиодоступа, является использование технологии ортогонального частотного разделения с мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM). Системы использующие данную технологию имеют высокую устойчивость по отношению к частотно-селективным замираниям и узкополосным помехам. В системах с одним несущим колебанием, замирание на данной частоте или узкополосная помеха, попадающая на эту частоту, могут полностью прервать передачу данных. В многочастотных системах в аналогичных условиях оказываются подавленными лишь незначительная часть поднесущих колебаний. Помехоустойчивое кодирование может обеспечить восстановление данных, потерянных на подавленных поднесущих.

При OFDM высокоскоростной поток данных разбивается на большое число иизкоскоро-стных потоков, каждый из которых передается в своем частотном канале (на своей поднесущей частоте), т.е. в частотных каналах длительность канальных символов может быть выбрана достаточно большой, значительно превышающей время расширения задержки сигнала в канале. Следовательно, межсимвольная интерференция (МСИ) в каждом частотном канале поражает лишь незначительную часть канального символа, которую можно исключить из последующей обработки

в приемнике за счет введения временного защитного интервала (ЗИ) между соседними канальными символами при контролируемом снижении скорости передачи.

Высокая спектральная эффективность обеспечивается достаточно близким расположением частот соседних поднесущих колебаний, которые генерируются совместно так, чтобы сигналы всех поднесущих были ортогональны. Это достигается благодаря использованию дискретного преобразования Фурье (ДПФ), которое может быть эффективно выполнено с применением алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). Следует отметить, что такое преобразование используется также и в приемнике данной системы передачи при демодуляции принимаемого сигнала. Благодаря этому абонентское оборудование оказывается сравнительно простым, поскольку исключается необходимость использования наборов генераторов гармонических поднесущих колебаний и когерентных демодуляторов, которые необходимы при обычном частотном разделении каналов.

Технология OFDM используется в беспроводных локальных и городских сетях передачи данных, в системах цифрового наземного телевидения.

С другой стороны, данной технологии присущи и некоторые недостатки - высокая чувствительность к смещению частоты и флкжтуациям фазы принимаемого сигнала относительно опорного гармонического колебания приемника. Недостатки технологии составляют задачу для современных исследований. В частности существует актуальная научно-техническая проблема повышения эффективности использования технологии OFDM в системах радиодоступа путем оптимизации алгоритмов идентификации многолучевых каналов связи.

По данной задаче имеется большое количество как зарубежных, так и российских работ. В основе практически всех работ, посвященных оценке и компенсации коэффициента передачи многолучевого канала, лежит использование пилот-сигналов, по которым выполняется оценивание. Поиск наилучшего способа добавления пилот-сигналов для различных систем радиодоступа с различными моделями радиоканалов является актуальной задачей.

Оценке момента начала OFDM блока и оценке частотного сдвига OFDM сигнала также посвящено много работ, в которых рассмотрены различные обучающие сигналы и различные алгоритмы оценивания. Построение специализированных преамбул, обеспечивающих более высокую точность оценок момента начала OFDM блока и частотного сдвига OFDM блока, является задачей, требующей дополнительных исследований.

Практически все алгоритмы оценки общего фазового сдвига (ОФС), вызванного фазовым шумом системы передачи, основаны на теории фильтрации Калмана и имеют высокую вычислительную сложность. Важной технической задачей является понижение вычислительной сложности алгоритма при сохранении практически той же точности оценки.

Для исследований будем использовать систему стандарта IEEE 802.11а, так как она с одной стороны удобна для анализа, а с другой стороны имеет структуру OFDM блоков аналогичную современным стандартам беспроводных локальных сетей, таких как IEEE 802.1 lg и IEEE 802.1 In. Обучающие последовательности преамбул у этих стандартов одинаковы, и размещение пилот-сигналов схоже. Результаты, полученные для системы стандарта IEEE 802.11а, могут быть использованы для беспроводных локальных сетей других стандартов.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования систем радиодоступа с технологией OFDM на основе использования более совершенных алгоритмов идентификации многолучевого канала. Критерием эффективности функционирования системы радиодоступа в данной работе будем считать требуемое отношение сигнал/шум канала связи для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки системы 10 5.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) анализ существующих алгоритмов оценивания параметров многолучевого каната в системах радиодоступа с технологией OFDM н свойств используемых пилот-сигналов, и обучающих последовательностей;

2) поиск новых обучающих последовательностей и пилот сигналов с более подходящими свойствами для рассматриваемых систем;

3) модификация алгоритмов оценивания параметров многолучевого канала при новых обучающих последовательностях и пилот-сигналах;

4) оценка эффективности применения новых обучающих последовательностей и пилот-сигналов в системах радиодоступа с технологией OFDM;

5) обоснование практических рекомендации по применению модифицированных алгоритмов;

6) разработка имитационной модели систем радиодоступа с технологией OFDM для экспериментальной оценки эффективности модифицированных алгоритмов.

Для решения поставленных задач нсследовшшя использовались положения теории случайных процессов, теории вероятностей и математической статистики, теории электрической связи и статистической радиотехники.

Научная новизна работы.

1) Предложена новая структура преамбулы OFDM блока, использующая многофазные последовательности Фрэнка и Задова-Чу.

2) Результаты исследования эффективности алгоритмов оценки частотного сдвига и момента начала OFDM блока, подтверждающие преимущество новой структуры преамбулы.

3) Результаты сравнения алгоритмов оценки коэффициента передачи канала, использующих блочные и распределенные пилот-сигналы, по различным показателям: качество оценки

коэффициента передачи канала, необходимое количество пилот-символов, вычислительная сложность алгоритма оценки. Сформулированы рекомендации по размещению пилот-сигналов на плоскости частота-врсмя.

4) Предложен алгоритм оценки общего фазового сдвига OFDM символа, имеющий меньшую вычислительную сложность по сравнению с используемыми алгоритмами, и обеспечивающий практически ту же точность оценивания.

5) Разработана имитационная модель системы радиодоступа с технологией OFDM, позволяющая экспериментально исследовать эффективность и практическую полезность предложенных технических решений.

Практическая значимость работы. Полученные в работе научные результаты позволяют предложить технические решения для систем радиодоступа с технологией OFDM, обеспечивающие повышение качества передачи информации и меньшую вычислительную сложность таких систем. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для систем радиодоступа как локальных, так и городских беспроводных вычислительных систем. Внедрение результатов работы осуществлено:

- в учебный процесс на кафедре радиотехнических систем МТУСИ, в виде лабораторной работы «Исследование способа формирования и обработки сигнала с ортогональным частотным разделением каналов и мультиплексированием с использованием программного пакета SIMULINK»;

- в специальном программном обеспечении автоматизированного программно-аппаратного комплекса оценки электромагнитной обстановки и определения условий электромагнитной совместимости РЭС различного назначения в ЗАО «Национальное радиотехническое бюро».

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами. Апробапия работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Вторая отраслевая научная конференция "Технологии информационного общества", МТУСИ, 2008;

- Третья отраслевая научная хонференция-форум "Технологии информационного общества", посвященная 150-летию со дня рождения A.C. Попова, МТУСИ, 2009;

- Всероссийский научно-технический семинар «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания», Воронеж, 2009;

- Четвертая отраслевая научная конференция-форум "Технологии информационного общества", МТУСИ, 2010.

Публикации результатов. Основные результаты исследования опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 3 в журнале из списка высшей аттестационной комиссии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Работа изложена на 132 страницах, содержит 66 рисунков и 9 таблиц, список использованных источников из 72 наименований.

Положения, выносимые на защиту:

1) Использование новой структуры преамбулы OFDM блока может обеспечить повышение точности оценок момента начала OFDM блока и частотного сдвига принимаемого OFDM сигнала.

2) Новые обучающие последовательности преамбулы OFDM блока могут быть составлены из идеальных многофазных последовательностей Фрэнка и Задова-Чу.

3) Уменьшение количества пилот-сигналов и повышение точности оценок коэффициента передачи канала возможны благодаря рациональному размещению пилот-сигналов внутри OFDM блока.

4) Снижение вычислительной сложности алгоритма оценки общего фазового сдвига принимаемых KAM символов, вызванного фазовым шумом системы, при сохранении практически той же точности, возможно путем усреднения фазовых сдвигов пилот-сигналов без рекурсивной фильтрации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная и практическая ценность работы, указаны основные положения, выносимые на защит)', описана структура диссертации.

В первой главе рассмотрены искажения, которые вносит многолучевой канал в передаваемый сигнал, сформулированы задачи системы синхронизации:

1) временная (тактовая) синхронизация - выделение из принимаемого сигнала моментов начала отдельных OFDM символов;

2) частотная синхронизация оценка и устранение частотного сдвига поднесущих в принятом сигнале;

3) фазовая синхронизация - устранение разности фаз опорного генератора приемника и несущей частоты принимаемого сигнала.

Рассмотрено влияние неточности тактовой и частотной синхронизации, влияние неточности компенсации коэффициента передачи канала и влияние фазового шума опорного генератора приемника на принимаемый сигнал.

Произведено сравнение различных методов оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига. Рассмотрен алгоритм совместного оценивания начала OFDM блока и частотного сдвига, основанный на корреляционных свойствах преамбулы OFDM блока во временной области, который имеет высокую точность временной и частотной оценки. По передаваемым коротким обучающим символам (КОС) преамбулы вычисляется грубая оценка момента начала OFDM блока и грубая оценка частотного сдвига; затем вычисляется точная оценка частотного сдвига и точная оценка момента начала OFDM блока по передаваемым длинным обучающим символам (ДОС) преамбулы. Временные и частотные оценки, полученные в начале каждого OFDM блока, используются для коррекции всех OFDM символов блока.

Рекомендованные стандартом IEEE 802.11а обучающие последовательности задаются в частотной области, а для алгоритма оценивания важны их корреляционные свойства во временной области. Для более эффективного оценивания момента начала OFDM блока и частотного сдвига возможна оптимизация структуры обучающих последовательностей во временной области.

Произведен анализ различных методов оценки комплексного коэффициента передачи канала, при использовании представленных на рисунке 1 пилот-сигналов блочного и распределенного типа. При использовании блочных пилот-сигналов оценка коэффициента передачи канала вычисляется по данным одного OFDM символа и затем используется для коррекции всех OFDM символов блока. При использовании распределенных пилот-сигналов оценка коэффициента передачи канала вычисляется на пилот-поднесущих каждого OFDM символа, и полученные оценки интерполируются на информационные поднесущие этого символа.

блочные тшлот-сигналы распределенные пшют-сигналы

•оооо •оооо

О О О О С' ооооо Я •оооо •оооо

ооооо ооооо §- •оооо •оооо

<250000_ •оооо •оооо

--^^ OFDM

• •••• • • • • • символ •оооо •оооо

ооооо ооооо •оооо •оооо

ооооо ооооо • оооо •оооо

поднесущие частоты поднесущие частоты

О - информационные поднесущие • - пилот-поднесушие Рисунок 1 - Добавление пилот-сигналов

В работе отмечается, что существует возможность выбора и использования пилот-сигналов, которые могут обеспечить более эффективную оценку коэффициента передачи канала, которые позволяют уменьшить вычислительную сложность системы синхронизации, и применение которых позволяет повысить скорость передачи данных.

Рассмотрены алгоритмы оценки общего фазового сдвига (ОФС) OFDM символа, вызванного фазовым шумом системы передачи. Обычно используемые алгоритмы основаны на

фильтрации Калмаиа и имеют высокую точность оценки, но требуют вычисления корреляционных матриц шума состояния и шума наблюдения, вычисления весовой матрицы Калмана для каждого OFDM символа, и поэтому требует значительных вычислительных ресурсов. В работе обоснована возможность снижения вычислительной сложности таких алгоритмов оценивания.

Во второй главе дано математическое описание алгоритма совместного оценивания момента начала OFDM блока и частотного сдвига, использующего преамбулу, структура которой представлена на рисунке 2.

16 отсчетов комплексной огибающей

кос кос кос кос

64 отсчета

кос шс ко: ко:

64 отсчета

10*16 отсчетов

10x0.8 мкс

ЦП

ДОС

64 отсчета

32 отсчета

ДОС

64 отсчета

160 отсчетов

2x0.8+2*3.2 мкс

Данные

Преамбула ЦП-циклический префикс

Рисунок 2 - Структура преамбулы стандарта IEEE 802.1 la

Для грубой оценки начала OFDM блока будем использовать выражение:

0,- = arg max {

f)ei-Tr.Tc

2 « AV„r-> m=l) 1 VI../

■г'»

£ r(6> + m • iViOC +n)-r'(0 + m-NKOC+n + N kvc)

"Ч'И + m" Nnc + n)f + 'Z '|r(<9 + m■ Nwc + n + NK0C)

отсчетов в КОС, M=10 -

}. 0)

где /"(*) - комплексная огибающая принятого сигнала, NKUC - количество число КОС, Тс - длительность OFDM символа с ЦП. Для грубой оценки частотного сдвига ёг будем использовать выражение:

sr =

j М-2 N юс л _

-—angle£r(0r+m-^oc + n)T*(^r+7«-ArJfoc. + n + Afjroc)}, (2)

* (.'ИГ m=0 ij=0

2^-Ъо

где Ткос - длительность КОС.

Для точной оценки частотного сдвига будем использовать выражение:

£т =

■angle{ +160 + 32 + п)• г'* +160 + 32 + п + 7Удос)}, (3)

11=0

где Тдос - длительность ДОС, Ыдос - количество отсчетов в ДОС, (в+160 + 32) начало символа

ДОС, >"'(п) = г()?)е" - комплексная огибающая принятого сигнала, скорректированная на основе грубой оценки частотного сдвига.

т 2 л--Т

ДОС

Для точной оценки начала OFDM блока будем использовать выражение:

15«

§T=arg max{ У t"(0 + 2Nc + n)-p>)},

IH-TCI2,TCI2] „=0

где p(n) - известный в приемнике ДОС, г"(п) = г'(п)е

-¡2яп-ег /N

- комплексная огибающая

принятого сигнала, скорректированная на основе точной оценки частотного сдвига.

Описанные выше оценки получены на основе метода максимального правдоподобия, из выражений (1) - (4) следует, что для эффективной оценки такта начала OFDM блока и частотного сдвига поднесущих, короткие и длинные обучающие символы преамбулы должны иметь хорошие корреляционные свойства с ярко выраженным максимумом и минимальными боковыми пиками. В данной работе предлагается использовать в качестве обучающих последовательностей - идеальные многофазные последовательности Фрэнка и Задова-Чу.

Для повышения точности оценивания указанных выше алгоритмов важно иметь хорошие корреляционные свойства КОС и ДОС во временной области, поэтому элементы последовательностей Фрэнка и Задова-Чу будем рассматривать в качестве отсчетов комплексной огибающей КОС и ДОС. КОС и ДОС в частотной области могут быть получены с помощью прямого ДПФ от представления КОС и ДОС во временной области.

Элементы последовательности Фрэнка длиной N = М2 определяются равенством:

_ Пхч-ЫМ

нМ+k ~~е > (5)

где М- натуральное число, п,к= 0,1,...,Л/-1.

Элементы последовательности Задова-Чу длиной N определяются выражением:

где N-натуральное число, и - целое число, взаимно простое с N, и=1,2,...Д

Отношение пиковой к средней мощности (ОПСМ) OFDM сигнала определяется равенством:

где х(п) - комплексная огибающая передаваемого OFDM символа, £[■] - обозначает математическое ожидание.

ОПСМ OFDM сигнала, передающего КОС стандарта 802.11а, равно 1.62, а ОПСМ OFDM сигнала, передающего КОС, составленный из последовательностей Фрэнка и Задова-Чу, равны 1.

(6)

олсм =

тах[л-(и) ■ х' («)] Е[х(п)-х(п)} '

(7)

ОПСМ OFDM сигнала, передающего ДОС стандарта 802.11а, равно 2.1, а ОПСМ OFDM сигнала, передающего ДОС, составленный из последовательностей Фрэнка и Задова-Чу, равны 1.29.

На рисунке 3 представлены модули нормированных периодических автокорреляционных функций стандартного КОС и КОС, составленного из последовательностей Фрэнка и Задова-Чу. Максимальные значения боковых лепестков модуля нормированной периодической автокорреляционной функции у стандартного КОС равны 0.3, а у КОС Фрэнка и Задова-Чу равны нулю.

g 1 <

■§ 0.8 1£ О

| 0.6

сс

! 0.4

СЭ

! 0.2 >>

Et О

5 0

Стандарт

У щ

в 1 <

•g 0.8

5 0.6

ч: о

а. 0.4

а> с

3 0.2

>ч

4 о

2 0

Фрэнк

-15 0 15

I 1 <

'§ 0.3

1 ОБ «=1 О

1- 0.4

¡5 0.2

2 О

Задов-Чу

-15

-15 0 15

п п

Рисунок 3 - Модуль периодической АКФ КОС

На рисунке 4 представлены модули нормированных апериодических автокорреляционных функций стандартного ДОС и ДОС, составленного из последовательностей Фрэнка и Задова-Чу. Максимальные значения боковых лепестков модуля нормированной апериодической автокорреляционной функции у стандартного ДОС равны 0.28, а у ДОС Фрэнка и Задова-Чу не превышает 0.07.

Лучшие корреляционные свойства последовательностей Фрэнка и Задова-Чу могут повысить точность оценивания момента начала OFDM блока и значение частотного сдвига.

Дано математическое описание алгоритмов оценки коэффициента передачи капала с использованием блочных и распределенных пилот сигналов. Проведено сравнение блочных и распределенных пилот-сигналов по различным показателям: качество оценки коэффициента передачи канала, необходимое количество пилот-символов, вычислительная сложность алгоритма оценки.

Ь < 0.£

S 0.6

о.

1 0.4

л с,

5 0.2

...J..L

4Щ

< 0.В

•S

0 X

1 0.6

0 о. S

1 0.4

5 0.2

V WV4

< 0.8 •S

0 X

1 0.6

§- 0.4

S 0.2

«Г

100

Рисунок 4 - Модуль нормированной АКФ ДОС Будем считать максимальной скоростью движения МА 100 км/ч, что равно 28 м/с, частоту несущего колебания примем равной 5.2 ГГц. Тогда допплеровское расширение равно

дг=2./„.^ = 2-5.2.10'

28 3-Ю8

= 971 Гц,

время когерентности

равно

0,846 0,846

871 мкс- При длительности OFDM символа 4 мкс (система IEEE 802.11а),

&F„ 971

характеристики канала существенно меняются через каждые 218 OFDM символов, т.е. для корректной компенсации коэффициента передачи канала в полосе когерентности его достаточно оценивать один раз на интервал времени, за который передается 200 OFDM символов. Таким образом, для оценивания изменяющегося из-за допплеровского расширения коэффициента передачи канала, вставка пилот-сигналов в каждый OFDM символ не нужна. Достаточно объединить несколько OFDM символов в OFDM блок и оценивать канал один раз для всего OFDM блока.

Обычно канал радиодоступа имеет несколько лучей распространения сигнала, рассматриваемые модели имеют по восемнадцать лучей; коэффициент передачи такого канала может существенно изменяться в пределах полосы частот системы радиодоступа. На рисунках 5 и б показаны мгновенные амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики канала модели А, для примера взята самая простая модель канала. По виду АЧХ и ФЧХ канала можно однозначно сказать, что высокую точность аппроксимации коэффициента передачи канала по нескольким пилот-поднесущим, распределенным по полосе частот, достичь трудно. В таких случаях, для точного оценивания коэффициента передачи многолучевого канала необходима вставка пилот-сигналов во все поднесущие OFDM символов.

РасЕфеделенные ■ тиот-снгиащл ■■■

-10 -8-6-4 -2 0 2 4 б 8 10 Смешение частоты относительно несушей, МГЦ

-6-4 -2 024 68 10 Смещение частоты относительно несущей. МГц

Рисунок 5 - Текущая АЧХ канала модели А Рисунок 6 - Текущая ФЧХ канала модели А Проведено сравнение количества пилот-символов необходимых для оценки коэффициента передачи канала одного OFDM блока, состоящего из 100 OFDM символов (система IEEE 802.1 la), при использовании блочных и распределенных пилот-сигналов. При использовании блочных пилот-сигналов достаточно передать один OFDM символ, полностью состоящий из пилотных данных, т.е. 64 пилот-символа. При использовании распределенных пилот-сигналов необходимо передать в каждом OFDM символе как минимум 4 пилот-символа (предлагается стандартом 1ЕЕЕ 802.11а); таким образом, общее количество необходимых пилот-символов равно 400. Т.к. при использовании блочных пилот-сигналов необходимо меньшее количество пилот-символов, то средняя скорость передачи данных такой системы будет выше, чем при использовании распределенных пилот-сигналов.

Проведено сравнение вычислительной сложности алгоритмов оценки коэффициента передачи канала, полученных по методу наименьших квадратов (МНК), использующих пилот-сигналы блочного и распределенного типа. Вычислительная сложность алгоритма, использующего блочные пилот-сигналы, для одного OFDM блока составляет 64 операции умножения (деление принятых пилот-символов на известные копии переданных пилот-символов). Вычислительная сложность алгоритма, использующего распределенные пилот-сигналы, для одного OFDM блока при использовании линейной интерполяции составляет 6800 операции умножения и 6800 операций сложения (деление принятых пилот-символов на известные копии переданных пилот-символов и интерполяция оценок). С точки зрения вычислительной сложности, алгоритм оценки коэффициента передачи канала, использующий блочные пилот-сигналы значительно проще алгоритма использующего распределенные пилот-сигналы.

Дано математическое описание применяемого алгоритма оценки ОФС, использующего фильтрацию Калмана.

Предложен метод оценки ОФС OFDM символа без использования рекурсивной фильтрации; в соответствии с МНК оценка вычисляется путем усреднения фазовых сдвигов пилот-поднесущих одного OFDM символа

ф =-£-- (8)

где Ат р и Вт р - комплексные значения передаваемого и принимаемого р-ого пилот-символа, N - количество пилот-символов, т - номер OFDM символа внутри одного OFDM блока, Z -аргумент комплексного числа. Алгоритм имеет значительно меньшую вычислительную сложность, по сравнению с алгоритмом использующим рекурсивную фильтрацию, при той же точности оценки. Вычислительная сложность алгоритма на один OFDM блок, использующего фильтрацию Калмана, составляет 4112 операций умножения и 1102 операций сложения, а вычислительная сложность предложенного алгоритма составляет 100 операций умножения и 700 операций сложения. Средние квадратические ошибки оценки ОФС алгоритмов отличаются на величину меньшую 0.0001 радиан.

В третьей главе рассмотрены вопросы планирования имитационного статистического эксперимента, проведение которого обусловлено необходимостью экспериментальной проверки эффективности технических решений, предложенных в диссертации.

Обычно при выборе численных значений параметров системы с технологией OFDM приходится находить компромисс между различными, часто противоречивыми требованиями. Однако всегда можно начинать с определения значений трех главных параметров системы: ширины полосы частот AF, скорости передачи R, и расширения задержки Дг канала передачи.

Дано описание разработанной в системе Simulink и представленной на рисунке 7 экспериментальной модели системы радиодоступа. Основные параметры модели системы радиодоступа представлены в таблице 1. Блок Modulator Bank выполняет функции сверточного кодирования, выкалывания, и сигнального кодирования. Скорость помехоустойчивого и вид сигнального кодирования выбираются в зависимости от текущего значения отношения сигнал/шум, согласно таблице 2. Пороговые значения отношения сигнал/шум, при превышении или снижении которых происходит переход на другую скорость передачи - 10 дБ, 11 дБ, 14 дБ, 18 дБ, 22 дБ, 26 дБ, 28 дБ. При С/Ш больше 28 дБ скорость передачи равна 54 Мбит/с, при С/Ш меньше 10 дБ скорость передачи равна 6 Мбит/с.

Рисунок 7 - Модель системы радиодоступа

Таблица 1

Таблица 2

Параметр Значение

Общее число поднесущих 64

Число поднесущих. используемых для передачи данных 48

Число распределенных пилот-сигналов 4

Полоса частот OFDM сигнала 20 МГц

Длительность OFDM символа без ЗИ 3,2 мкс

Длительность ЗИ 0,8 мкс

Длительность обучающей преамбулы 16 мкс

Количество OEDM символов в OFDM блоке 100

Скорость Вид Скорость

передачи модуляции кодирования

данных,

Мбит/с

6 2-ФМ Я

9 2-ФМ Уд

12 4-ФМ й

18 4-ФМ 3Л

24 16-КАМ 'Л

36 16-КАМ зл

48 64-KAM Vi

54 64-KAM %

Блок IFFT выполняет функцию ОБПФ для вычисления значений комплексной огибающей OFDM символов, Блок Append Cyclic Prefix добавляет к сформированному в IFFT OFDM символу циклический префикс, блоки Demodulator Bank, FFT и Remove Cyclic Prefix выполняют функции обратные функциям блоков Modulator Bank, IFFT и Append Cyclic Prefix. Блоки Pilots и Training задают пилот-сигналы и обучающие последовательности, которые добавляются к информационным данным в блоке Assemble OFDM Frames.

Модель радиоканала задается с помощью блоков A WGN и Rayleigh Fading, имитирующих аддитивный белый гауссовский шум и многолучевой релеевский канал. В блоке Rayleigh Fading общая мощность всех лучей приводится к 0 дБ. Отношение сигнал/шум в канале определяется как отношение общей мгновенной мощности всех лучей к мощности шума. Частотный сдвиг задается с помощью блока Phase/Frequency Offset.

Оценку и компенсацию коэффициента передачи канала и частотного сдвига выполняют блоки Block Pilot Equalizer, Comb Pilot Equalizer и Frequency Offset Estimation.

Модель дает возможность исследовать форму сигнала и его спектр в различных точках передатчика и приемника, позволяет исследовать частотные и временные характеристики многолучевого канала, а также оценить вероятность битовой ошибки и среднюю скорость передачи. Для исследования алгоритмов оценки начала OFDM блока и оценки ОФС приемника дополнительно были разработаны программы на языке Matlab.

Описаны блок-схемы алгоритмов грубой и точной оценки момента начала OFDM блока, алгоритмов грубой и точной оценки частотного сдвига, традиционно используемого алгоритма оценки ОФС и предлагаемого алгоритма оценки ОФС. Описаны функциональные схемы блока оценки и компенсации частотного сдвига, блока оценки и компенсации коэффициента передачи канала, использующего пилот-сигналы блочного типа, блока оценки и компенсации

коэффициента передачи канала, использующего пилот-сигналы распределенного типа, экспериментальной модели системы радиодоступа.

Экспериментальная система дает возможность количественно исследовать эффективность предложенных в диссертации алгоритмов.

В четвертой главе представлены результаты статистического моделирования алгоритмов оценки момента начала OFDM блока, частотного сдвига, коэффициента передачи канала, общего фазового сдвига, вызванного фазовым шумом приемника.

На рисунке 8 представлены зависимости вероятности битовой ошибки системы от отношения сигнал/шум в однолучевом канале с шумами для различных обучающих последовательностей, используемых в алгоритмах грубой и точной оценки момента начала OFDM блока. В эксперименте смещение сигнала во временной области производится на число отсчетов комплексной огибающей OFDM символа и варьируется в пределах от 1 до 200 отсчетов, что соответствует длительности 2.5 OFDM символов. OFDM блок содержит 100 информационных OFDM символов, используется сигнальное кодирование КАМ-16. Для вычисления вероятности битовой ошибки системы произведено 104 независимых испытаний, в каждом из которых выполнялась передача одного OFDM блока. Данные зависимости показывают, что применение последовательностей Фрэнка и Задова-Чу позволяет при заданной вероятности битовой ошибки системы снизить значение отношения сигнал/шум на 0.35 дБ.

а) б)

Рисунок 8 - Грубая а) и грубая + точная б) оценка момента начала OFDM блока На рисунке 9 представлены зависимости вероятности битовой ошибки системы от отношения сигнал/шум в многолучевом канале с шумами для различных обучающих последовательностей. В эксперименте смещение сигнала во временной области производится на число отсчетов комплексной огибающей OFDM символа и варьируется в пределах от 1 до 200 отсчетов, вводимый частотный сдвиг изменяется от 1 до 100 Гц. Для вычисления вероятности битовой ошибки системы произведено 104 независимых испытаний, в каждом из которых выполнялась передача одного OFDM блока. Из графика видно, что новые преамбулы позволяют

повысить эффективность работы системы радиодоступа. Наименьшую вероятность битовой ошибки обеспечивает преамбула, составленная из последовательностей Фрэнка. При вероятности битовой ошибки равной 10~5 использование последовательности Задова-Чу дает выигрыш в отношении Сигнал/Шум около 1 дБ, а использование последовательности Фрэнка дает выигрыш в отношении Сигнал/Шум около 1.2 дБ.

Сигнал/Шум, дБ

Рисунок 9 - Оценка момента начала OFDM блока и частотного сдвига для многолучевого канала Сравнение алгоритмов оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига при использовании стандартных и новых обучающих последовательностей представлено в таблице 3. Таблица 3_

Сравниваемая характеристика Стандартная преамбула Преамбула Фрэнка Преамбула Задова-Чу

Отношение сигнал/шум при грубой оценке начала OFDM блока, обеспечивающее вероятность битовой ошибки системы 10~?. дБ 12.25 11.75 11.83

Отношение сигнал/шум при последовательном применении грубой и точной оценки начала OFDM блока, обеспечивающее вероятность битовой ошибки системы 10"' , дБ 9.82 9.47 9.52

Отношение сигнал/шум при оценке начала OFDM блока и частотного сдвига многолучевого канала, обеспечивающее вероятность битовой ошибки системы Ю-3, дБ 12.1 10.9 11.1

На рисунке 10 представлены зависимости вероятности битовой ошибки системы беспроводного доступа от отношения сигнал/шум в канале при использовании различных способов размещения пилот-сигналов, для оценки коэффициента передачи канала, и использовании различных моделей канала. Максимальное допплеровское смещение и скорость передачи данных, используемые в данном эксперименте, равны 100 Гц и ЗбМбит/с

соответственно. При моделировании алгоритма оценки коэффициента передачи канала с помощью распределенных пилот-сигналов, в каждый OFDM символов вставляется четыре пилот-символа и используется линейная интерполяция. В эксперименте предполагается идеальная тактовая и частотная синхронизация, а также отсутствие фазового шума. Для вычисления вероятности битовой ошибки системы произведено 104 независимых испытаний, в каждом из которых выполнялась передача одного OFDM блока, состоящего из 100 OFDM символов.

а) б)

Рисунок 10 - Оценка блочными а) и распределенными б) пилот-сигналами

Из рисунка 106 следует, что оценка коэффициента передачи канала распределенными пилот-сигналами для моделей канала А, В, С, D, Е практически оказывается слишком грубой, вероятность битовой ошибки всегда больше 0.15. Это объясняется тем. что значения коэффициентов передачи канала на различных поднесущих одного OFDM символа существенно разные, так что интерполяция оказывается неэффективной. Использование распределенных пилот-сигналов целесообразно только совместно с блочными при больших скоростях перемещения абонентов, более 100 км/ч.

Сравнение алгоритмов оценки коэффициента передачи канала блочными и распределенными пилот-сигналами представлено в таблице 4.

На рисунке 11 представлены зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум в канале для различных алгоритмов оценки фазового шума и различного вида сигнального кодирования. В ходе моделирования для каждого значения отношения сигнал/шум передавалось 104 OFDM блоков, по 100 OFDM символов каждый, вероятность ошибки считалась на выходе помехоустойчивого декодера. При моделировании дополнительно использовался алгоритм оценки и компенсации коэффициента передачи канала по блочным пилот-сигналам, предполагалась идеальная тактовая и частотная синхронизация.

Сравниваемая характеристика Блочные пилот-сигналы Распределенные шшот-сигналы

Количество пилот-символов на один OFDM блок 64 400

Вычислительная сложность алгоритма оценки коэффициента передата канала для одного OFDM блока 64 операции умножения 25600 операции умножения и 6800 операций сложения

Вероятность битовой ошибки при отношении сигнал/шум в канале равном 15 дБ, для различных моделей каналов А: 4.1-10"6 В: 5.9-Ю"6 С: 2-Ю"5 D: 1.5-10"5 Е: 4.2 -10"5 А: 1.8-10-1 В: 1.9-10"' С: 2.4-10"' D: 1.95-10"' Е: 2.7-10"'

Сигнал/Шум, дБ Сигнал/Шум, дБ

Рисунок 11 - Оценка фазового шума при КАМ-16 и КАМ-64

Из данных графиков видно, что вероятность битовой ошибки системы без фазового шума практически не отличается от вероятности битовой ошибки системы с оцененным фазовым шумом для обоих алгоритмов оценки. Вероятность битовой ошибки алгоритма оценки, основанного на фильтрации Калмана, практически не отличается от вероятности битовой ошибки алгоритма, основанного на усреднении оценок по пилот-сигналам. При использовании сигнального кодирования КАМ-16 система менее чувствительна к фазовому шуму, чем при использовании кодирования КАМ-64.

Сравнение традиционного и упрощенного алгоритмов оценки общего фазового сдвига OFDM символа представлено в таблице 5.

Сравниваемая характеристика Алгоритм с фильтрацией Калмана Алгоритм с усреднением

Вычислительная сложность алгоритма для одного OFDM блока 4112 операций умножения и 1102 операций сложения 100 операций умножения и 700 операций сложения

Отношение сигнал/шум для КАМ-16 (вероятность битовой ошибки = 10~5), дБ 9.6 9.6

Отношение сигнал/шум для КАМ-64 (вероятность битовой ошибки = 10"s), дБ 11.7 11.7

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1) На основе анализа используемых в современном оборудовании алгоритмов оценки коэффициента передачи канала, оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига, оценки общего фазового сдвига, вызванного фазовым шумом приемника OFDM сигналов, выявлены дополнительные возможности совершенствования данных алгоритмов. Результаты, полученные для системы стандарта ШЕЕ 802.11а, могут быть использованы в новых стандартах беспроводных локальных сетей и в беспроводных городских сетях.

2) Исследованы различные алгоритмы оценки коэффициента передачи канала, основанные на встраиваемых пилот сигналах блочного и распределенного типа. Обоснована и экспериментально подтверждена более высокая эффективность алгоритма, использующего пилот-сигналы блочного типа, по сравнению с алгоритмом оценки, основанном на встраиваемых пилот-сигналах распределенного типа. Использование блочных пилот-сигналов обеспечивает меньшее количество ошибочно принятых данных, и требует меньшее количество пилот-символов.

3) Разработана новая структура преамбулы OFDM блока, использующая обучающие последовательности, составленные из идеальных многофазных последовательностей Фрэнка и Задова-Чу; благодаря хорошим корреляционным свойствам этих последовательностей новая структура обеспечивает более высокую точность тактовой синхронизации. Последовательность Фрэнка обеспечивает выигрыш в отношение сигнал/шум канала связи для вероятности битовой ошибки системы равной 1(Г5 на 1.2 дБ, а последовательность Задова-Чу на 1 дБ. Новая структура преамбулы позволяет также снизить значение пик-фактора преамбулы блока OFDM символов в 1.62 раза.

4) Предложен алгоритм оценки общего фазового сдвига OFDM символа без использования рекурсивной фильтрации, имеющий меньшую вычислительную сложность при практически тон же эффективности оценивания. Данный алгоритм требует в 41 раз меньше операций умножения.

5) Разработана имитациоииая модель системы радиодоступа стандарта IEEE 802.1 la, содержащая все основные функциональные блоки реальной системы, позволившая экспериментально оценить эффективность предложенных методов оценки коэффициента передачи канала и частотного сдвига; для исследования эффективности алгоритмов оценки начала OFDM блока и оценки общего фазового сдвига разработано также программное обеспечение для системы Matlab. Данные имитационные модели обеспечили возможность получения количественных оценок эффективности технических решений, предложенных в данной диссертационной работе, что подтвердило их практическую значимость.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК

1 Бочечка, Г.С. Методы оценки канала, основанные на встраиваемых пилот-сигналах в системах

OFDM / Г.С. Бочечка // T-comm Телекоммуникации и транспорт. - М.: Медиа Паблишер, 2009, №3. - С. 38-42.

2 Бочечка, Г.С. Оценка начала OFDM-блока и частотного сдвига в системе 1ЕЕЕ 802.11а / Г.С. Бочечка // T-comm Телекоммуникации и транспорт. - М.: Медиа Паблишер, 2009, №5. - С. 3437.

3 Бочечка, Г.С. Подавление фазового шума системы OFDM с использованием фильтра Калмана / Г.С. Бочечка, Ю.С. Шинаков // T-comm Телекоммуникации и транспорт. - М.: Медиа Паблишер, 2010, № 4. - С. 26-29.

Прочие публикации

1 Бочечка, Г.С. Широкополосные обучающие последовательности в системах радиодоступа / Г.С. Бочечка. - М.: Труды Московского технического университета связи и информатики: -М.: Медиа Паблишер, 2008. - Т1. - С. 318-323.

2 Бочечка, Г.С. Оценка канала в системах OFDM, основанная на встраиваемых пилот-сигналах / Г.С. Бочечка // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания: тексты докладов всероссийского научно-технического семинара, под редакцией Шахгильдяна В.В. - М.: Иисвязьиздат, 2009. - С. 17-19.

3 Бочечка, Г.С. Синхронизация в широкополосных системах радиодоступа / Г.С. Бочечка// Спецвыпуск журнала "T-comm Телекоммуникации и транспорт" по итогам 3-й отраслевой научной конференции "Технологии информационного общества" - М.: Телекоммуникации и транспорт, 2009. Часть 1. - С. 113-115.

4 Бочечка, Г.С. Подавление фазового шума системы OFDM с использованием фильтра Калмана / Г.С. Бочечка // Спецвыпуск журнала "T-comm Телекоммуникации и транспорт" по итогам 4-й отраслевой научной конференции "Технологии информационного общества" - М.: Медиа Паблишер, 2010, № 9. - С. 94-95.

Бочечка Григорий Сергеевич

ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ МНОГОЛУЧЕВОГО КАНАЛА В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИСТЕМАХ РАДИОДОСТУПА

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 12.12.2011г.

Усл.п.л. - 1.0 Заказ №07215 Тираж: ЮОэкз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Бочечка, Григорий Сергеевич

Введение.

1 Анализ проблемы оценивания характеристик многолучевого канала в системах радиодоступа с технологией OFDM.

1.1 Стандарты беспроводных сетей.

1.2 Многолучевые радиоканалы.

1.3 Синхронизация и оценивание характеристик канала.

1.4 Используемые алгоритмы оценивания в системах с технологией OFDM.

Выводы.

2 Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в системах радиодоступа с технологией OFDM.

2.1 Оценка момента начала OFDM блока и частотного сдвига.

2.2 Оценка коэффициента передачи канала.

2.3 Оценки общего фазового сдвига.

Выводы.

3 Имитационная модель системы радиодоступа с технологией OFDM.

3.1 Выбор значений параметров OFDM сигнала.

3.2 Модель системы радиодоступа.

3.3 Имитационные модели блоков идентификации многолучевого канала и оценивания общего фазового сдвига.

Выводы.

4 Эффективность оптимизации алгоритмов идентификации многолучевого канала

4.1 Результаты моделирования алгоритмов оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига.

4.2 Результаты моделирования алгоритмов оценки коэффициента передачи канала.

4.3 Результаты моделирования алгоритма оценки фазового шума приемника

Введение 2011 год, диссертация по радиотехнике и связи, Бочечка, Григорий Сергеевич

Все большую популярность среди специалистов и потребителей услуг связи завоевывают технологии радиодоступа. Долгое время они находились в тени сотовой связи и воспринимались как второстепенные и вспомогательные, с помощью которых замещались традиционные проводные технологии. Однако в настоящее время технологии стремительно выходят на первый план благодаря новым способам формирования и обработки сигналов, новым сценариям предоставления услуг связи, снижению стоимости оборудования и упрощению его применения. Еще более серьезным аргументом «за» радиодоступ является постоянное увеличение пропускной способности, доступной абоненту. За период (1989-2011 гг.) увеличение составило сотни раз (с 1 до 300 Мбит/с) и неудержимо продолжается благодаря непрерывному внедрению новейших научных и технологических решений [52].

Удобство и высокое качество услуг связи, предоставляемых оборудованием радиодоступа, позволяют ему успешно конкурировать с проводными средствами связи.

Дополнительным фактором, способствующим быстрому внедрению систем радиодоступа, является широкая полоса частот, доступная для применения в мире в целом, и в России, в частности.

Существенно более высокий уровень спектральной эффективности, достигающий сегодня значений 6 бит/с/Гц, и ее постоянное увеличение обеспечивают дальнейший рост преимуществ оборудования радиодоступа по отношению к технологиям сотовой связи (спектральная эффективность которых менее 1 бит/с/Гц).

Рост популярности технологий радиодоступа характеризует также постоянно возрастающее количество сертифицированных в России типов оборудования. На сегодняшний день общее количество сертифицированных типов оборудования радиодоступа составляет несколько тысяч и постоянно увеличивается. Стандарты радиодоступа 802.11, 802.16 и др., обеспечивают подключение абонентов по различным стыкам, что позволяет строить полностью беспроводные сети любого масштаба и емкости.

Одним из перспективных направлений в области создания цифровых систем радиодоступа, является использование технологии ортогонального частотного разделения с мультиплексированием (OFDM). Системы использующие данную технологию имеют высокую устойчивость по отношению к частотно-селективным замираниям и узкополосным помехам. В системах с одним несущим колебанием, замирание на данной частоте или узкополосная помеха, попадающая на эту частоту, могут полностью прервать передачу данных. В многочастотных системах в аналогичных условиях оказываются подавленными лишь незначительная часть поднесущих колебаний. Помехоустойчивое кодирование может обеспечить восстановление данных, потерянных на подавленных поднесущих.

При OFDM высокоскоростной поток данных разбивается на большое число низкоскоростных потоков, каждый из которых передается в своем частотном канале (на своей поднесущей частоте), т.е. в частотных каналах длительность канальных символов может быть выбрана достаточно большой, значительно превышающей время расширения задержки сигнала в канале. Следовательно, межсимвольная интерференция (МСИ) в каждом частотном канале поражает лишь незначительную часть канального символа, которую можно исключить из последующей обработки в приемнике за счет введения временного защитного интервала между соседними канальными символами при контролируемом снижении скорости передачи.

Высокая спектральная эффективность обеспечивается достаточно близким расположением частот соседних поднесущих колебаний, которые генерируются совместно так, чтобы сигналы всех поднесущих были ортогональны. Это достигается благодаря использованию дискретного преобразования Фурье (ДПФ), которое может быть эффективно выполнено с применением алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). Следует отметить, что такое преобразование используется также и в приемнике данной системы передачи при демодуляции принимаемого сигнала. Благодаря этому абонентское оборудование оказывается сравнительно простым, поскольку исключается необходимость использования наборов генераторов гармонических иодиесущих колебаний и когерентных демодуляторов, которые необходимы при обычном частотном разделении каналов.

С другой стороны, данной технологии присущи и некоторые недостатки -высокая чувствительность к смещению частоты и флюктуациям фазы принимаемого сигнала относительно опорного гармонического колебания приемника [68]. Недостатки технологии составляют задачу для современных исследований. В частности существует актуальная научно-техническая проблема повышения эффективности использования технологии OFDM в системах радиодоступа путем оптимизации алгоритмов идентификации многолучевых каналов связи.

По данной проблеме имеется большое количество как зарубежных, так и российских работ.

Вопросу оценки и компенсации коэффициента передачи многолучевого канала посвящены работы [2], [5], [6], [10], в которых рассмотрены различные варианты построения систем оценивания, различные алгоритмы интерполяции оценок и различные алгоритмы компенсации канального множителя. В основе всех перечисленных работ лежит использование пилот-сигналов, по которым выполняется оценивание. Поиск наилучшего способа добавления пилот-сигналов для различных систем радиодоступа с различными моделями радиоканалов является актуальной задачей.

Тактовой оценке моментов начала OFDM блока и оценке его частотного сдвига посвящены работы [4], [11], [13], [18], [23], [35], [49], в которых рассмотрены различные обучающие сигналы и различные алгоритмы оценивания их параметров. В некоторых работах предлагается для оценки использовать циклический префикс благодаря идентичности отсчетов комплексной огибающей OFDM символа на интервале циклического префикса и на конечном интервале. Но данные алгоритмы дают более низкую точность оценки по сравнению с алгоритмами, использующими специализированные преамбулы OFDM блока. Построение специализированных преамбул, обеспечивающих более высокую точность оценок момента начала OFDM блока и частотного сдвига OFDM блока, является задачей, требующей дополнительных исследований.

Исследованию эффекта фазового шума в приемниках посвящены работы [8], [16], [22], [34], [61], а в работах [1], [3], [7], [9], [20] исследуются различные алгоритмы оценивания и компенсации общего фазового сдвига, вызванного фазовым шумом, в приемниках OFDM сигналов. Практически все алгоритмы оценивания общего фазового сдвига основаны на теории фильтрации Калмана и имеют относительно высокую вычислительную сложность. Актуальной задачей является понижение вычислительной сложности алгоритма при сохранении точности оценки.

Цель диссертационной работы

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) анализ существующих алгоритмов оценивания параметров многолучевого канала в системах радиодоступа с технологией OFDM и свойств используемых пилот-сигналов, и обучающих последовательностей;

5) обоснование практических рекомендации по применению модифицированных алгоритмов;

Для решения поставленных задач исследования использовались положения теории случайных процессов, теории вероятностей и математической статистики, теории электрической связи и статистической радиотехники.

Научная новизна работы

3) Результаты сравнения алгоритмов оценки коэффициента передачи канала, использующих блочные и распределенные пилот-сигналы, по различным показателям: качество оценки коэффициента передачи канала, необходимое количество пилот-символов, вычислительная сложность алгоритма оценки. Сформулированы рекомендации по размещению пилот-сигналов на плоскости частота-время

Практическая значимость работы

Полученные в работе научные результаты позволяют предложить технические решения для систем радиодоступа с технологией OFDM, обеспечивающие повышение качества передачи информации и меньшую вычислительную сложность таких систем. В частности, результаты диссертационной работы могут быть использованы для модификации систем радиодоступа как локальных, так и городских беспроводных вычислительных систем.

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационных исследований внедрены:

- в специальном программном обеспечении автоматизированного программно-аппаратного комплекса оценки электромагнитной обстановки и определения условий электромагнитной совместимости РЭС различного назначения в ЗАО "Национальное радиотехническое бюро".

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Вторая отраслевая научная конференция "Технологии информационного общества", МТУСИ, 2008;

- Третья отраслевая научная конференция-форум "Технологии информационного общества", посвященная 150-летию со дня рождения A.C. Попова, МТУ СИ, 2009;

- Четвертая отраслевая научная конференция-форум "Технологии информационного общества", МТУСИ, 2010.

Публикации результатов

Основные результаты исследования опубликованы в 7 печатных работах [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], в том числе 3 в журнале из списка высшей аттестационной комиссии.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Работа изложена на 132 страницах, содержит 66 рисунков и 9 таблиц, список использованных источников из 72 наименований.

Заключение диссертация на тему "Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в широкополосных системах радиодоступа"

Выводы

1) Модифицированная имитационная модель системы радиодоступа стандарта IEEE 802.11а и разработанные дополнительно к ней программы на языке Matlab обеспечивают возможность исследования эффективности традиционных и предлагаемых алгоритмов идентификации многолучевого канала. Модель позволяет исследовать частотные и временные характеристики многолучевого канала, среднеквадратичные ошибки алгоритмов оценки характеристик канала, вычислять вероятность битовой ошибки и среднюю скорость передачи системы радиодоступа.

2) Разработанная имитационная модель содержит основные функциональные блоки реальной системы радиодоступа - блоки помехоустойчивого и сигнального кодирования, выкалывания и перемежения, что позволяет считать экспериментальные условия приближенными к реальным. Однако модель не содержит высокочастотного тракта и поэтому не учитывает искажений, которые вносятся в передаваемый сигнал при переносе на несущую частоту и обратно.

3) В качестве показателя эффективности функционирования алгоритмов идентификации многолучевого канала и меры для сравнения традиционных и предлагаемых алгоритмов оценки будем использовать отношение сигнал/шум канала связи для заданной вероятности битовой ошибки системы 10"5.

4 Эффективность оптимизации алгоритмов идентификации многолучевого канала

4.1 Результаты моделирования алгоритмов оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига

Для сравнения точности оценивания момента начала OFDM блока и частотного при использовании стандартной структуры преамбулы и преамбул составленных из последовательностей Фрэнка и Задова-Чу проведен ряд экспериментальных испытаний. В эксперименте смещение сигнала во временной области производится на число отсчетов комплексной огибающей OFDM символа и варьируется в пределах от 1 до 200 отсчетов, что соответствует длительности 2.5 OFDM символов. OFDM блок содержит 100 информационных OFDM символов. Для проверки эффективности новых преамбул была выбрана как упрощенная модель канала в виде АБГШ, так и многолучевая модель канала. При моделировании дополнительно используется алгоритм оценки и компенсации коэффициента передачи канала по блочным пилот-сигналам, фазовый шум отсутствует. Для вычисления СКО произведено 104 независимых испытаний. На рисунках 4.1.1 и 4.1.2 представлены зависимости СКО алгоритмов грубой и точной оценок начала OFDM блока от отношения сигнал/шум в канале с АБГШ. Графики 4.1.1 показывают, что последовательности Фрэнка и Задова-Чу дают меньшую ошибку оценки начала OFDM блока по сравнению со стандартной последовательностью.

При СКО грубой оценки, нормированной к Ts, равной 0.25, выигрыш в отношении сигнал/шум при использовании последовательности Фрэнка составляет почти 5 дБ, а при использовании последовательности Задова-Чу 4.4 дБ. в Это объясняется тем, что корреляционные функции последовательностей Фрэнка и Задова-Чу имеют меньшую величину боковых лепестков и, следовательно для изменения положения максимума корреляционной функции необходима большая помеха. Выигрыша от использования последовательностей Фрэнка и Задова-Чу в СКО точной оценки не получено.

I и ф о о

X X то ш о CL

CL О X X и о

Si О

10 15

Сигнал/Шум, дБ

0 1 2 3 4 5 6

Сигнал/Шум, дБ

Рисунок 4.1.1 - Зависимость СКО грубой оценки начала OFDM блока от отношения сигнал/шум в канале. ш и го ш о CL а. о х ф =г о

О о

-е

1 Стандарт ■ Фрэнк Задов-Чу J L

10 15

Сигнал/Шум, дБ

Рисунок 4.1.2 - Зависимость СКО точной оценки начала OFDM блока от отношения сигнал/шум в канале.

На рисунках 4.1.3 и 4.1.4 представлены зависимости СКО алгоритмов грубой и точной оценок частотного сдвига от отношения сигнал/шум в канале, при использовании различных обучающих последовательностей, модель канала в виде АБГШ. Частотный сдвиг для одного OFDM символа вводится за счет умножения j'2K-£-Tc-п/ Nc всех отсчетов его комплексной огибающей на экспоненту вида £ , где е - вводимый частотный сдвиг, Гс - длительность OFDM символа, Nc - количество отсчетов в OFDM символе, п - текущий отсчет. Вводимый частотный сдвиг изменяется от 1 до 100 Гц. Для вычисления СКО произведено 104 независимых испытаний. Все обучающие последовательности дают одинаковые ошибки оценки частотного сдвига, в канале с АБГШ.

10г| i i i .i . -------J--------------- Стандарт —♦— Фрэнк —С - - Задов-Чу г::::::::::::::::::::::.

• - .¡-.

1 •»'"«••V ^ 1

Г. .

1 г.-ч.^

1 Ч

1 1 !

О 5 10 15 20 25

Сигнал/Шум, дБ

Рисунок 4.1.3 - Зависимость СКО грубой оценки частотного сдвига от отношения сигнал/шум в канале.

О 5 10 15 20 25

Сигнал/Шум, дБ

Рисунок 4.1.4 - Зависимость СКО точной оценки частотного сдвига от отношения сигнал/шум в канале.

Так как применение последовательностей Фрэнка и Задова-Чу, позволяет добиться меньшей средней ошибки оценки начала OFDM блока по сравнению со стандартной последовательностью, важно сравнить влияние алгоритма оценки начала OFDM блока, использующего эти последовательности, на вероятность битовой ошибки системы радиодоступа.

На рисунках 4.1.5 и 4.1.6 представлены зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум в канале с АБГШ. При моделировании, передаваемый OFDM блок задерживается на величину от 1 до 200 отсчетов комплексной огибающей OFDM символа, для оценки и компенсации введенной задержки используются грубый и точный алгоритмы с различными обучающими последовательностями. Данные зависимости показывают, что применение последовательностей Фрэнка и Задова-Чу позволяет снизить вероятность битовой

105 ошибки системы. При использовании только алгоритма грубой оценки начала OFDM блока выигрыш в отношении Сигнал/Шум у новых преамбул составляет 0.5 дБ при вероятности битовой ошибки равной 10"5. lO I о о со о о о

X t-о; о о. а) СП

3 о •s о m ю

КО Л

О О

Q-О) Ш

10"

6 8 10 Сигнал/Шум, дБ Стандарт

- Задов-Чу

-^ц

Сигнал'Шум, дБ

Рисунок 4.1.5 - Зависимость вероятности битовой ошибки системы от отношения сигнал/шум в канале (при использовании только алгоритма грубой оценки начала

OFDM блока) ю о ш о к

13 А

О X о: о ф Ш

4 5 6 7 Сигнал/Шум, дБ

-г из

§ ю" m о иэ л

10' о. ш 0D

10'

-©-Стандарт

-Фрэнк

Задов-Чу

Смгнал'Шум. дБ

Рисунок 4.1.6 - Зависимость вероятности битовой ошибки системы от отношения сигнал/шум в канале (при использовании алгоритма грубой и точной оценки начала

OFDM блока)

При использовании алгоритма грубой и точной оценки начала OFDM блока выигрыш в отношении Сигнал/Шум у новых преамбул составляет около 0.35 дБ при вероятности битовой ошибки равной 10"5.

Проведенные эксперименты с упрощенной моделью канала, показали преимущество новых моделей преамбулы. Сравним влияние различных моделей преамбулы на качество функционирования системы радиодоступа при реальных условиях распространения сигнала через многолучевой канал. Для этого будем использовать модель канала А с максимальным допплеровским смещением 100 Гц. При моделировании, передаваемый OFDM блок задерживается на величину от 1 до 200 отсчетов комплексной огибающей OFDM символа, вводимый частотный сдвиг изменяется от 1 до 100 Гц. В приемнике выполняются грубые и точные оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига, а также выполняется компенсация коэффициента передачи канала с использованием блочных пилот-сигналов. Качество работы системы радиодоступа оценивается с помощью вероятности битовой ошибки. На рисунке 4.1.7 представлены зависимости вероятности битовой ошибки системы от отношения сигнал/шум в канале для различных моделей преамбул, отношение сигнал/шум в канале определяется как отношение общей мощности всех лучей к мощности шума. Из графика видно, что новые преамбулы позволяют повысить эффективность работы системы радиодоступа. Наименьшую вероятность битовой ошибки обеспечивает преамбула, составленная из последовательностей Фрэнка. При вероятности битовой ошибки равной 10~5 использование последовательности Задова-Чу дает выигрыш в отношении Сигнал/Шум 1 дБ, а использование последовательности Фрэнка дает выигрыш в отношении Сигнал/Шум 1.2 дБ. s 102 X ID 1 0

1 ю"! t

ID J3 I

0 °

1 ю-4 о

Q. Ш

10"5 10*

0 2 4 5 8 10 12 14 16 18 20 22

Сигнал/Шум, дБ in'F.?.

10"-' -l-1-1-1

6 8 10 12 14

Сигнал/Шум. дБ

Рисунок 4.1.7 - Зависимость вероятности битовой ошибки системы от отношения сигнал/шум в канале для модели канала А (при использовании алгоритмов оценки начала OFDM блока и частотного сдвига) Итоговое сравнение алгоритмов оценки начала OFDM блока и частотного сдвига при использовании стандартных и новых обучающих последовательностей представлено в таблице 4.1.1.

Заключение

Основными научными результатами, полученными в диссертационной работе, являются следующие:

1) На основе анализа используемых в современном оборудовании алгоритмов оценки коэффициента передачи канала, оценки момента начала OFDM блока и частотного сдвига, оценки общего фазового сдвига, вызванного фазовым шумом приемника OFDM сигналов, выявлены дополнительные возможности совершенствования данных алгоритмов. Результаты, полученные для системы стандарта IEEE 802.11а, могут быть использованы в новых стандартах беспроводных локальных сетей и в беспроводных городских сетях.

3) Разработана новая структура преамбулы OFDM блока, использующая обучающие последовательности, составленные из идеальных многофазных последовательностей Фрэнка и Задова-Чу; благодаря хорошим корреляционным свойствам этих последовательностей новая структура обеспечивает более высокую точность тактовой синхронизации. Последовательность Фрэнка обеспечивает выигрыш в отношение сигнал/шум канала связи для вероятности битовой ошибки системы равной 10~5 на 1.2 дБ, а последовательность Задова-Чу на 1 дБ. Новая структура преамбулы позволяет также снизить значение пик-фактора преамбулы блока OFDM символов в 1.62 раза.

4) Предложен алгоритм оценки общего фазового сдвига OFDM символа без использования рекурсивной фильтрации, имеющий меньшую вычислительную

119 сложность при практически той же эффективности оценивания. Данный алгоритм требует в 41 раз меньше операций умножения.

5) Разработана имитационная модель системы радиодоступа стандарта IEEE 802.11а, содержащая все основные функциональные блоки реальной системы, позволившая экспериментально оценить эффективность предложенных методов оценки коэффициента передачи канала и частотного сдвига; для исследования эффективности алгоритмов оценки начала OFDM блока и оценки общего фазового сдвига разработано также программное обеспечение для системы Matlab. Данные имитационные модели обеспечили возможность получения количественных оценок эффективности технических решений, предложенных в данной диссертационной работе, что подтвердило их практическую значимость.

ПЕРЕДАТЧИК

Данные

Помехоустойчивый кодер

Перемежитель

Сигнальный кодер (ФМ, КАМ)

ОБПФ

Добавление защитного интервала Весовое ЦАП Квадратурный Выход окно модулятор Я чз Я и о £ п а я л

ПРИЕМНИК

Синхронизация

Данные

Помехоустойчивый декодер

Деперемежитель

Сигнальный декодер (ФМ, КАМ)

БПФ

Удаление защитного интервала

АЦП

Квадратурный демодулятор

Вход

Рисунок 1 - Функциональная схема передатчика и приемника OFDM сигналов

ФНЧ - фильтр нижних частот Г - генератор ФВ - фазовращатель СМ - смеситель С - сумматор

Рисунок 2 - Функциональная схема переноса OFDM сигнала на несущую частоту

Библиография Бочечка, Григорий Сергеевич, диссертация по теме Системы, сети и устройства телекоммуникаций

1. Armada, A.G. Understanding the Effects of Phase Noise in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) / A.G. Armada // IEEE Transactions on Broadcasting, Jun. 2001, vol. 47, no. 2. PP.153-159.

2. Bahai, A. Channel estimation techniques based on pilot arrangement in OFDM Systems / Ahmad Bahai, Sinem Coleri, Mustafa Ergen, Anuj Puri // IEEE Transactions on Broadcasting, Sep. 2002, vol. 48, no. 3. PP. 223-229.

3. Bar-Ness, Y. A Phase Noise Suppression Algorithm for OFDM-Based WLANs / Yeheskel Bar-Ness Songping Wu // IEEE Communications Letters, Dec. 2002, vol. 6, no. 12. PP. 535-537.

4. Beek, J.J. ML Estimation of Time and Frequency Offset in OFDM Systems / J.-J. van de Beek, P.O. Borjesson, M. Sandell // IEEE Transactions on signal processing, Jul. 1997, vol. 45, no. 7. PP. 1800-1805.

5. Beek, J.J. OFDM channel estimation by singular value decomposition / J.-J. van de Beek, P.O. Borjesson, O. Edfors, M. Sandell, and S.K. Wilson // IEEE Transactions on Communications, Jul. 1998, vol. 46, no. 7. PP. 931-939.

6. Beek, J.J. On channel estimation in OFDM systems / J.-J. van de Beek, P.O. Borjesson, O. Edfors, M. Sandell, and S.K. Wilson // Proc. IEEE 45th Vehicular Technology Conf., Chicago, IL, Jul. 1995. PP. 815-819.

7. Biracree, S.L. Time domain phase noise correction for OFDM signals / S.L. Biracree, R.A. Casas, A.E. Youtz // IEEE Transactions on Broadcasting, 2002, vol. 48, no. 3.-PP. 230-236.

8. Bittner, S. Oscillator Phase Noise compensation using Kalman tracking / S. Bittner, E. Deng, G. Fettweis, A. Frotzscher // IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, Apr. 2009. PP. 2529-2532.

9. Chen, B. Data-Efficient Blind OFDM Channel Estimation Using Receiver Diversity

10. Biao Chen, Ying Lin, and Hao Wang // IEEE Transactions on signal processing, Oct. 2003, vol. 51, no. 10. PP. 2613-2623.

11. Chong-guang, Y. A high performance frequency offset estimator for OFDM / Yan Chong-guang, Luo Han-wen, Ding Ming, Wu Yun // Journal of Zhejiang University SCIENCE A, 2006, vol. 7, no. 12. PP. 2104-2109.

12. Cox, D.C. Robust frequency and timing synchronization for OFDM / Donald C. Cox and Timothy M. Schmidl // IEEE Transactions on Communications, Dec. 1997, vol. 45, no. 12. -PP. 1613-1621.

13. Culicchi, S. A software radio OFDM transceiver for WLAN applications / S. Culicchi, E. Luchetti, S. Ottaviani, M. Salvi, E. Sereni, V. Vinti. Italy: Electronic and Information Engineering Department, University of Perugia, 2001. - PP. 1-14.

14. Das, S.S. Low cost residual phase tracking algorithm for OFDM-based WLAN systems / S. S. Das, F. Fitzek, O. Olsen, A. Pal, R. Prasad, M. I. Rahman, R. Rajakumar // Proc. Comm. Syst., Networks Dig. Sign. Proc.: UK, July 2004. -PP. 128-131.

15. Demir, A. Phase Noise in Oscillators: A Unifying Theory and Numerical Methods for Characterisation / A. Demir, A. Mehrotra, and J. Roychowdhury // IEEE Transactions on circuits and systems, May 2000, vol. 47, no.5. PP. 655-674.

16. ETSI TS 101 475 VI.3.1 (2001-12) Broadband Radio Access Networks (BRAN), Hiperlan Type 2, Physical layer, 2001.

17. Eyadeh, A.A. Frame Synchronization Symbols for an OFDM System / Ali A. Eyadeh // International journal of communications, 2008, vol.2. PP. 126-134.

18. Feng, S. Preamble Design for Non-contiguous Spectrum Usage in Cognitive Radio Networks / Shulan Feng, Jinnan Liu, Haiguang Wang, Philipp Zhang, Heather Zheng // IEEE Wireless Communications and Networking Conference, April 2009. -PP. 1-6.

19. Fettweis, G. Phase noise suppression in OFDM using a Kalman filter / G. Fettweis, D. Petrovic, and W. Rave. Yokosuka, Japan: In Proc. IEEE WPMC, Oct. 2003, vol. 3,-PP. 375-379.

20. Frantz, J.P. Performance of IEEE 802.11b wireless LAN in an emulated mobile channel / J.P. Frantz, P. Radosavljevic, C. Steger // Vehicular Technology Conference, April 2003. PP. 1479-1483.

21. Hajimiri, A. A General Theory of Phase Noise in Electrical Oscillators / A. Hajimiri, T. H. Lee // IEEE J. Solid-State Circuits, Feb. 1998, vol. 33, no. 2. PP. 179-194.

22. Jamil, M. Performance Assessment of Polyphase Pulse Compression Codes / M. Jamil, H.-J. Zepernick, M. Pettersson. Italy: IEEE International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, 2008. - PP. 1-7.

23. Kang, S.G. The Minimum PAPR Code for OFDM Systems / Seog Geun Kang // ETRI Journal, Apr. 2006, vol. 28, no. 2. PP. 235-238.

24. Kikkert, C.J. Peak to average power ratio reduction of OFDM signals using peak reduction carriers / C.J. Kikkert, E. Lawrey. Australia: Fifth International Symposium on Signal Processing and its Applications, Aug. 1999. - PP. 737-740.

25. Kim, J.-G. Channel Estimation for OFDM over Fast Rayleigh Fading Channels / Jin-Goog Kim, Tae-Joon Kim, Jae-Seang Lee, Jong-Tae Lim // World Academy of Science, Engineering and Technology, 2007, vol. 33. PP. 79-82.

26. Kim, S-C. Joint Channel Estimation and Phase Noise Suppression for OFDM Systems / Seong-Cheol Kim, Jong-Ho Lee, Yong-Wan Park, Jun-Seok Yang // Vehicular Technology Conference, May-June 2005. PP. 467-470.

27. Kim, S.Y. A novel PAPR reduction scheme for OFDM systems: Selective mapping of partial tones (SMOPT) / S.Y. Kim, I. Song, S. Yoo, S. Yoon // IEEE Transaction on consumer electronics, Feb. 2006, vol. 52, no. 1. -PP. 40-43.

28. Levanon, N. Radar signals / N. Levanon, E. Mozeson // Wiley-IEEE, 2004. 411 p.

29. MATLAB. M., 200-. - Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/matlab/default.php. - Загл. с экрана.

30. Mehrotra, A. Noise Analysis of Phase-Locked Loops / A. Mehrotra // IEEE Transactions on Circuits and Systems Part 1: Fundamental Theory and Applications, 2002, vol. 49, no. 9. - PP. 1309-1316.

31. Mengali, U. An improved frequency offset estimator for OFDM applications / U. Mengali, M. Morelli // IEEE Communications Letters, Mar. 1999, vol. 3, no. 3. -PP. 75-77.

32. Prasad, R. OFDM for wireless multimedia communications / R. Prasad, R. Van Nee. London: Artech House, 2000. - 260 p.

33. Simulink. M., 200-. - Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/simulink/default.php. - Загл. с экрана.

34. Аверин, И.М. Гауссовская модель многолучевого канала связи в городских условиях / И.М. Аверин, В.Т. Ермолаев, А.Г. Флаксман // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Радиофизика, 2004.-С. 127-137.

35. Андреевская, Т.М. Основы радиоэлектроники и связи М., 2003. - Режим доступа: http://jstonline.narod.ru/rsw/. - Загл. с экрана.

36. Балакришнан, А.В. Теория фильтрации Калмана / А.В. Балакришнан. Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 168 е.: ил.

37. Бочечка, Г.С. Методы оценки канала, основанные на встраиваемых пилот-сигналах в системах OFDM /Г.С. Бочечка // T-comm Телекоммуникации и транспорт. М.: Медиа Паблишер, 2009, №3. - С. 38-42.

38. Бочечка, Г.С. Оценка начала OFDM-блока и частотного сдвига в системе IEEE 802.11а / Г.С. Бочечка // T-comm Телекоммуникации и транспорт. М.: Медиа Паблишер, 2009, №5. - С. 34-37.

39. Бочечка, Г.С. Подавление фазового шума системы OFDM с использованием фильтра Калмана / Г.С. Бочечка, Ю.С. Шинаков // T-comm Телекоммуникации и транспорт. М.: Медиа Паблишер, 2010, № 4. - С. 26-29.

40. Бочечка, Г.С. Широкополосные обучающие последовательности в системах радиодоступа / Г.С. Бочечка. М.: Труды Московского техническогоуниверситета связи и информатики: М.: Медиа Паблишер, 2008. - Т1. - С. 318-323.

41. Бумагин, A.B. Синтез алгоритмов частотной и временной синхронизации для приема OFDM-сигналов в стандарте DVB-T / A.B. Бумагин, К.С. Калашников, A.A. Прудников, В.Б. Стешенко // Цифровая обработка сигналов, 2009, №1. -С.37-41.

42. Волков, J1.H. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. / JI.H. Волков, М.С. Немировский, Ю.С. Шинаков. М.: Эко-Трендз, 2005.- 392 е.: ил.

43. Гончаров, В. Л. Теория интерполирования и приближения функций / В. J1. Гончаров. 2-ое изд. - М.: Гостехиздат, 1954. - 328 с.

44. Григорьев, В.А. Сети и системы радиодоступа / В.А. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. М.: Эко-Трендз, 2005. - 384 е.: ил.

45. Гришин, Ю.П. Радиотехнические системы / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов ; под. ред. Ю.М. Казаринова. -М.: Высшая школа, 1990. -496с.

46. Дьяконов, В.П. MATLAB 6/6.1/6.5+ SIMULINK 4/5. Основы применения. Полное руководство / В.П. Дьяконов. М.: СОЛОН-Пресс, 2002. - 767 е.: ил.

47. Журавлев, В.П. Методы модуляции-демодуляции радиосигналов при передаче цифровых сообщений: учеб. пособие / В.И. Журавлев // МТУСИ. -М., 2000. -117с.

48. Ипатов, В. П. Системы мобильной связи: Учебное пособие для вузов / В. П. Ипатов, В. И. Орлов, И. М. Самойлов, В. Н. Смирнов; под. ред. В.П. Ипатова. -М.: Горячая линия-Телеком, 2003. -272с.

49. Канальное кодирование и модуляция. СПб., 200-. - Режим доступа: http://dvo.sut.rU/libr/rvies/wl51kazn/5.htm. - Загл. с экрана.

50. Компенсация доплеровских смещений сигнала связи с расширением спектра. -Севастополь, 2009. Режим доступа: http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Skns/2009/ articles/09kkgsrs.htm. - Загл. с экрана.

51. Левин, Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин.- 3-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1989. - 656 е.: ил.

52. Лекции по курсу "Статистическая теория радиотехнических систем". -Ульяновск, 200-. Режим доступа: http://sernam.ru/lectr.php. - Загл. с экрана.

53. Макаренко, В. Синтезаторы частоты с ФАПЧ. Компоненты для построения беспроводных устройств связи, часть 8 / В. Макаренко. Киев: Электронные компоненты и системы, 2010, №3. - С. 45-55.

54. Прокис, Д. Цифровая связь / Джон Прокис. Пер. с англ.; под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000. - 800 е.: ил.

55. Рахманов, С. Особенности развития современных технологий беспроводного доступа Wi-Fi & WiMAX в России и во всем мире / Сергей Рахманов. -М.: Мобильные телекоммуникации, 2006, №4. С. 33-41.

56. Родословная WiMAX. М., 2008. - Режим доступа: http://www.comnews.ru/index.cfm?id=41525. - Загл. с экрана.

57. Сергиенко, А.Б. Цифровая обработка сигналов / А.Б. Сергиенко. СПб.: Питер, 2003. - 604 е.: ил.

58. Сети WiFi. Стандарты и технологии. М., 200-. - Режим доступа: http://www.getwifi.ru/pstandarts.html. - Загл. с экрана.

59. Скляр, Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / Бернард Скляр. 2-е изд., испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 1104 е.: ил.

60. Стандарт 802.11а и OFDM. М., 2004. - Режим доступа: http://www.hub.ru/archives/1883. - Загл. с экрана.

61. Тихонов, В.И. Статистическая радиотехника / В.И. Тихонов. М.: Советское радио, 1966. - 678 с.

62. Трифонов, А. П. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех / А.П. Трифонов, Ю.С. Шинаков. М.: Радио и связь, 1986. - 264 с. : ил.

63. Черных, И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / И.В. Черных; под общ. ред. В.Г. Потемкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003.- 496 с.

64. Оптимизация алгоритмов идентификации многолучевого канала в широкополосных системах радиодоступа»

65. Следующие результаты диссертационной работы внедрены на кафедре радиотехнических систем МТУ СИ:

66. Подготовлена к изданию в РИО МТУСИ лабораторная работа «Исследование способа формирования и обработки сигнала с ортогональным частотным разделением каналов и мультиплексированием с использованием программного пакета БНУШЬШК»;1. ФОРМА ВНЕДРЕНИЯ:

67. Написан раздел в годовой отчет по госбюджетной научно-исследовательской работе по проблемам высшей школы «Создание, поддержка и обновление электронных открытых ресурсов кафедры радиотехнических систем», М., МТУСИ, декабрь 2009, раздел 1, с. 6-19.

68. Начальник учебного управления Заведующий кафедрой РТС1. Н.Д. Карпушинашнаков» 2010г. «в» 2010г.

69. Начальник отдела программного обеспечения и информационных технологий, кандидат технических наук

Похожие работы

Радиотехника и связь
05.12.00