Разработка и исследование методики и алгоритмов оценки и восстановления параметров OFDM сигнала в системах радиосвязи и радиовещания

• Автор: Маслов, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 210 с. : ил.

1 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ OFDM СИГНАЛА В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ И РАДИОВЕЩАНИЯ ПО РАБОЧЕМУ СИГНАЛУ
1.1 Выбор метода оценки параметров по рабочему сигналу и его адаптация применительно к задачам оценки частотного сдвига и границ тактовых интервалов OFDM сигнала
1.2 Разработка методики оценки параметров OFDM сигнала по рабочему сигналу, без использования данных решающей схемы демодулятора
1.3 Исследование основных свойств функции потерь, эмпирического функционала и формируемых на их основе оценок
1.4 Выводы по разделу
2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ OFDM СИГНАЛА
2.1 Разработка алгоритма одновременной инвариантной оценки частотного сдвига и границ тактовых интервалов OFDM сигнала
2.2 Исследование помехоустойчивости разработанного алгоритма
2.3 Сравнительный анализ эффективности разработанного алгоритма по отношению к использованию сглаживающих окон
2.4 Выводы по разделу
3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ OFDM СИГНАЛА
3.1 Разработка алгоритма устранения частотного сдвига OFDM сигнала
3.2 Разработка алгоритма восстановления тактовой синхронизации OFDM сигнала

3.3 Разработка алгоритма адаптивной коррекции OFDM сигнала
3.4 Исследование вычислительной сложности разработанных алгоритмов
3.5 Выводы по разделу
щ 4 АПРОБАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИКИ И АЛГОРИТМОВ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ И РАДИОВЕЩАНИЯ
4.1 Реализация отдельных положений разработанной методики оценки параметров OFDM сигнала при разработке способа улучшения качества передачи OFDM сигнала в радиовещательной системе экс4 тренного оповещения о чрезвычайных ситуациях
4.2 Апробация программной реализации алгоритма восстановления тактовой синхронизации OFDM сигнала в системе радиосвязи
4.3 Апробация программной реализации алгоритма устранения частотного сдвига OFDM сигнала в системе радиосвязи
4.4 Апробация программной реализации алгоритма адаптивной коррекции OFDM сигнала в системе радиосвязи
4.5 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты внедрения результатов диссертационной работы

В настоящее время в России, как и во всем мире, наблюдается неослабевающая активность в сфере внедрения и расширения областей применения цифровых технологий в действующих и перспективных телекоммуникационных сетях и системах. Важной и неотъемлемой составной частью этой деятельности являются исследования и разработки в области совершенствования техники передачи дискретной информации по радиоканалам в системах радиосвязи и радиовещания [2, 9-11, 25, 27, 30, 34, 38, 39, 41,42, 49, 68].
Одним из признанных перспективных направлений в области создания цифровых систем радиосвязи и радиовещания, безусловно, является использование технологии ортогонального частотного уплотнения (Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing, OFDM). Использование указанной технологии удовлетворяет требованию обеспечения высокоскоростной передачи дискретной информации по радиоканалам, поскольку в самой структуре OFDM сигнала имеется целый ряд особенностей, позволяющих успешно бороться со специфичными помехами возникающими в радиоканалах, а следовательно обеспечивать высокие скорости работы [58, 59, 68, 71, 72].
При формировании OFDM используется большое количество ортогональных, перекрывающихся по спектру сигналов поднесущих передаваемых параллельно.
Высокая спектральная эффективность OFDM сигнала позволяет ограничить пределы, используемой для передачи полосы частот, поэтому обеспечивается очень компактное использование спектра [4, 9, 15, 41, 58, 68, 87], что имеет весьма большое значение при организации систем радиосвязи и радиовещания с ограниченной шириной рабочей полосы частот, используемой для передачи дискретной информации.
Использование в составе OFDM сигнала достаточно большого набора сигналов поднесущих частот определяет такие его свойства, как устойчивость к селективным замираниям [9, 10, 35, 41, 58, 68, 69] и к сосредоточенным по

- за счет принятия дополнительных мер повышения качества его передачи, обусловленных используемым способом передачи.
В соответствии с разработанной методикой формируются оценки: Я - индекса (номера) граничного отсчета тактового интервала, определяемого среди массива индексов котельниковских отсчетов посылки OFDM сигнала, относительно границы определяемой периодическим сигналом тактовой частоты, и а -значения частотного сдвига OFDM сигнала. В следующем параграфе рассмотрен вопрос состоятельности сформированных в соответствии с разработанной методикой оценок.
1.3 Исследование основных свойств функции потерь, эмпирического функционала и формируемых на их основе оценок
В основу предложенной методики получения оценок а* Я* положены эвристические соображения, предполагающие возможность использования свойств OFDM сигнала (активного защитного интервала или циклического префикса) для формирования вполне определенных свойств функции потерь Q{a, X) и порождаемого этой функцией эмпирического функционала PN(а, К).
Предполагается, что у функции потерь и у функционала будет иметь место ярко выраженный минимум, позволяющий эффективно решить задачу отыскания оценок а*, X* — значений переменных а, X , доставляющих минимум функционалу.
Между тем существенное значение имеет тот факт, что функция Q(a, X) представляет собой случайный процесс; то же относится и к функционалу PN (а, X), коль скоро он определяется посредством конечной суммы. При этих условиях, строго говоря, нельзя гарантировать отсутствия той или иной «нестабильности» искомого минимума, так что упомянутые эвристические соображения требуют