Методика синтезу способу фільтрації початкових фаз складових ofdm-сигналу при обробці «в цілому» в умовах впливу вузькосмугових неманіпульованих завад

Методика синтезу способу фільтрації початкових фаз складових ofdm-сигналу при обробці «в цілому» в умовах впливу вузькосмугових неманіпульованих завад

Запропоновано методику синтезу пристрою фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці «в цілому» в умовах впливу вузькосмугових неманіпульованих завад.

На теперішній час активно розвиваються та використовуються бездротові системи передачі даних. При проектуванні таких систем виникає завдання вибору технології передачі сигналів, а також завдання вибору варіанта множинного доступу.

Однією з перспективних є технологія ортогонального частотного поділу — мультиплексування (Orthogonal Frequency Dіvіsіon Multіplexіng — OFDM), що являє собою передачу даних на взаємно ортогональних по частоті несівних коливань. Вона знайшла широке застосування в сучасних радіотехнологіях, таких як Wі-Fі, Wі-MAX, радіорелейних й інших видах зв’язку.

На теперішній час в Російській Федерації на озброєння прийнята радіорелейна станція — (РРС) фірми «Мікран», яка у своєму складі містить базові станції бездротового широкосмугового доступу — (БШД) за стандартом ІЕЕЕ 802.16хх. Це дозволяє здійснювати прив’язку мобільних абонентів (в радіусі до 30 км) до РРС, які являють собою основну компоненту опорної польової мережі зв’язку.

Але сигнали OFDM, коли на кожній з піднесівних частот використовуються багатопозиційні сигнально-кодові конструкції, не розраховані на функціонування в складних завадових умовах. У зв’язку з цим є актуальним подальший пошук шляхів підвищення процедур завадостійкості демодуляції OFDM-сигналу.

Пропонується рішення задачі [1] фільтрації початкових фаз піднесівних частот, що спирається на умову наявності аналітичного зв’язку між їхніми початковими фазами на передавальній стороні та використання цього зв’язку на приймальній стороні.

Було отримане співвідношення для осередненої сигнальної функції, коли сигнал і завада моделювались дифузійними марковськими процесами і :

У нашому випадку сигнал — багаточастотний, виду:

з однаковими початковими фазами і розширяючою спектр псевдовипадковою послідовністю — ПВП, однаковою для усіх піднесівних із, де — тривалість інформаційного тактового інтервалу. Тут.

Тоді спостереження у випадку наявності завади буде мати наступний вигляд:

сигнал компенсуючий тактовий бездротовий.

Далі для спрощення запису введемо позначення, .

Останніми двома складовими в подальшому знехтуємо. З урахуванням того, що маніпуляція здійснюється по неенергетичному параметру, ці складові на прийняття рішень не впливають (тому що входять в усі функціонали правдоподібності). Далі добутки складових з неспівпадаючими номерами завдяки ортогональності функції, після інтегрування на тактовому інтервалі перетворюються на нуль. Далі,.

Очевидно, тут, що нестрого, але спрощує запис.

Далі без втрати загальності обмежимося випадком, коли, тобто піднесівних частот лише дві.

Редуцюємо (3), застосовуючи спрощуюче позначення і нехтуючи однаковим для довільних множником виду.

Винесемо за дужки. Можна цим множником взагалі знехтувати, як і іншими постійними, незалежними від інформаційних параметрів.

•.

Поділимо отриманий вираз на В результаті з точністю до постійного множника отримаємо осереднений функціонал у вигляді (повертаючись до попередніх позначень).

Або в явному вигляді:

Отримаємо похідну від (4) по загальній, однаковій для всіх піднесівних початковій фазі .

Другим доданком при швидкому зростанні аргумента в межах тактового інтервалу можна знехтувати. Тепер отримаємо похідну по ,.

Тут ситуація аналогічна — другим доданком теж можна знехтувати.

У випадку, якщо розширюча спектр ПВП відрізняється на різних піднесівних, а завад —, співвідношення (5) і (6) можна узагальнити до виду (знову — таки не враховуючи доданків, які містять співмножники виду .

Єдине рішення щодо підвищення завадостійкості демодуляції OFDM-сигналу є комплексним. По-перше, це перехід до модуляції мінімальної кратності на піднесівних і, як наслідок, можливість реалізації не квадратурної (як це має місце у стандарті ІЕЕЕ 802.16хх), а квазікогерентної [2] демодуляції. До того ж за умови двійкової фазової модуляції та наявності аналітичного зв’язку між піднесівними OFDM-сигналу фільтрація (оцінювання) початкових фаз піднесівних може бути виконана «в цілому», тобто, на основі групового спостереження [1]. По-друге, якщо в модель спостереження, окрім OFDM-сигналу, включити додатково модель завади (у даному прикладі у вигляді дифузійного марківського процесу), то ми отримаємо демодулятор OFDM-сигналу з компенсацією таких завад, оптимальний за критеріями мінімуму середньої помилки на біт та мінімуму середньоквадратичної помилки оцінювання початкових фаз піднесівних.

Рішенням технічної задачі у способі фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці «в цілому» в умовах впливу вузькосмугових неманіпульованих завад, є те, що із адитивної суміші корисного і заважаючого сигналів формується коливання корисного сигналу з оцінкою його інформаційного параметру, амплітуди і початкової фази, яке, в свою чергу використовується для формування компенсуючого сигналу, що віднімається з вхідного спостереження на вході корелятора корисного сигналу.

Спосіб фільтрації, що пропонується, може бути впроваджений програмно на уже існуючих радіозасобах, що працюють з OFDM-сигналами, або використаний при розробці нових засобів для силових структур з технологією OFDM.

Список використаної літератури

• 1. Єрохін В. Ф. Математична модель демодуляції OFDM-сигналу «в цілому» / В.Ф.Єрохін, Б. А. Гиндич // Збірник наукових праць спеціальні телекомунікаційні системи та захист інформації. — Київ, 2013, Випуск 1 (23) С. 94 — 99
• 2. Тихонов В. И. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процес сов / В. И. Тихонов, В. Н. Харисов, В. А. Смирнов: — Радиотехника и электроника, 1978. том № 7 — С. 1441 — 1452.