Алгоритмы оценки параметров символьной и частотной синхронизации в мобильных OFDM-системах радиосвязи

• Автор: Майков, Денис Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Оценка смещения по времени принятого си ' та синхронизации в
мобильных OFDjM-системах связи
1.1 Описание цифровой модели мобильной ОГ .'-системы радиосвязи
1.1.1 Эффект Доплера
1.1.2 Условия моделирования
1.2 Алгоритмы для символьной синхронизации ь мобильных OFDM-системах
радиосвязи
1.2.1 Алгоритм SCA для оценки смещения по вротаени
1.2.2 Алгоритм Minn для оценки смещения по времени
1.2.3 Алгоритм Choi для оценки смещения по вр-ЭМш
1.2.4 Предлагаемый алгоритм для оценки смещения по времени
1.3 Выводы
2. Оценка рассогласования частоты гетеродинов приемника и передатчика
мобильной OFDM-системы радиосвязи
2.1 Исследование зависимости уровня межканальной помехи от ухода частоты
гетеродина
2.2 Алгоритм SCA для оценки рассогласования мастоты гетеродинов
2.3 Алгоритм Minn для оценки рассогласования частоты гетеродинов
2.4 Алгоритм WeiXu для оценки рассогласования частоты гетеродинов
2.5 Предлагаемый алгоритм оценки рассогласования частоты гетеродинов
2.6 Выводы
3. Экспериментальное исследование предложенных алгоритмов в
лабораторных условиях
3.1 Структура и формирование сигнала синхронизации
3.2 Методика эксперимента в лабораторных условиях
3.3 Обработка экспериментальных сигналов и сравнение с результатами
моделирования
3.4 Выводы
4. Описание экспериментальных исследований предложенных алгоритмов на реальных трассах РРВ
4.1 Описание приемного и передающего оборудования
4.2 Проверка экспериментального оборудования
4.3 Классификация исследуемых трасс
4.4 Методика проведения эксперимента на реальных трассах РРВ
4.5 База экспериментальных данных
4.6 Экспериментальная оценка смещения по времени принятого сигнала
синхронизации в окне регистрации
4.7 Экспериментальная оценка рассогласования частоты сигнала гетеродинов
приемника и передатчика
Заключение
Список литературы
Приложение А
Введение
Актуальность. Системы радиосвязи повсеместно используются в различных сферах деятельности человека и в настоящее время активно развиваются: возрастают дальность действия радиосвязи, скорость передачи данных, количество одновременно обслуживаемых абонентов, и т.д. Вместе с этим повышаются и требования к системе синхронизации, применяемой для автоматического поддержания параметров сигналов, генерируемых в приемнике (частота несущей, тактовая частота и т.д.), а также определения времени начала обмена информационными сигналами, которое зависит от расстояния «передатчик -приёмник».
Необходимость применения системы синхронизации обусловлена дрейфом частоты гетеродинов в приемнике и передатчике, а также изменением временных интервалов приёма сигналов из-за перемещения абонентов системы радиосвязи.
В современных цифровых системах радиосвязи (ЦСР) подсистема синхронизации представляет собой комплекс программно-аппаратного обеспечения, в котором реализованы алгоритмы оценки рассогласования параметров сигналов, генерируемых в приемнике и передатчике (несущая частота, смещение по времени относительно начала времени приема сигнала и т.д.), относительно номинальных.
В настоящее время широкое распространение получили мобильные ЦСР, использующие OFDM-сигналы (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing -OFDM) [1, 2], представляющие собой сумму ортогональных, перекрывающихся по спектру гармонических сигналов. Такие сигналы чувствительны к межчастотной интерференции, что обуславливает необходимость применения частотной синхронизации [3].
В мобильных системах радиосвязи с временным разделением каналов расстояние между передатчиком и приёмником может изменяться, и без символьной синхронизации [4] возможна интерференция информационных сигналов смежных временных каналов.

Основным фактором, влияющим на точность оценки смещения по времени OFDM-сигнала, является многолучевое распространение, которое проявляется в виде дружных или частотно-селективных замираний в спектре сигнала. Существующие алгоритмы оценки смещения по времени позволяют получить приемлемое значение оценки смещения по времени (не превышающее длительности одного отсчета дискретизации) при воздействии на сигнал шумов приемной аппаратуры, однако при наличии искажений, вызванных прохождением сигнала через многолучевой канал РРВ, ошибка оценки смещения по времени OFDM-сигнала не позволяет произвести безошибочную демодуляцию.
1.2.1 Алгоритм SCA для оценки смещения по времени
Принцип работы всех предложенных алгоритмов основывается на использовании тренировочных последовательностей и корреляционного метода. Так, алгоритм Шмидла и Кокса (англ. SCA - Schmidl and Сох Algorithm) заключается в использовании дважды повторяющейся во времени структуры сигнала, которую можно получить, удалив каждый второй спектральный отсчет перед выполнением ОБПФ [72].
J^cof
(R(d))
(1.6)

W = £(Wiw). (1.7)

ад = ІЬ+га+і f. (1.8)
где I - количество комплексных отсчетов первой половины тренировочной последовательности (определяет глубину усреднения), с1 - индекс временного отсчета, гт - отсчеты сигнала во времени,
Р(с!) - отсчеты ВКФ,
Же!) - энергия второй половины принятой последовательности.