Разработка и исследование алгоритмов амплитудно-фазовой коррекции сигналов с ортогональным частотным и пространственным разделением

• Автор: Исмаилов, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 165 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертация посвящена разработке алгоритмов амплитудно-фазовой коррекции сигналов с ортогональным частотным и простр тственным разделением, основанные на анализе информационных несущих i -и оценке характеристики многолучевого канала с быстрыми и частотно-селе. чвными замираниями и фазовыми воздействиями. Особенность предлагаемого эдхода заключается в синтезе алгоритмов оценки на основе многомерного q льтра Калмана для модели оцениваемого канала, учитывающей как свойства среды распространения, так и фазовых искажений, возникающих в приемопередающем тракте беспроводной системы связи. Полученные в диссертации результаты позволили сформулировать предложения по повышению энергетической эффективности систем приема сигналов с OFDM и MIMO-OFDM в условиях многолучевых мобильных радиоканалов наземной и авиационной связи, в том числе для БПЛА.
Результаты диссертации внедрены в НИОКР ОАО «Концерн «Созвездие» и ОАО «КБ «Луч», а также в учебный процесс на кафедре радиотехнических систем ЯрГУ им. П.Г. Демидова и на кафедре «Автономные информационные и управляющие системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты исследования могут быть использованы в организациях, занимающихся разработкой и производством радиотехнического оборудования широкополосной беспроводной связи общего и специального пользования и систем авиационной связи военного и гражданского назначения.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Математические модели многомерных сигналов в каналах с временным и частотным рассеянием
1.1. Математическое описание каналов с замираниями
1.2. Модель сигнала OFDM
1.3. Модель сигнала MIMO-OFDM
Глава II. Разработка алгоритмов амплитудно-фазовой оценки и коррекции параметров сигналов
2.1. Модель состояния и оценка параметров с использованием информационных символов
2.1.1. Ортогональное частотное разделение
2.1.2. Ортогональное частотное и пространственное разделение
2.2. Алгоритм оптимальной комплексной оценки амплитуды и фазы на основе многомерной фильтрации Калмана
2.2.1. Ортогональное частотное разделение
2.2.2. Ортогональное частотное и пространственное разделение
2.3. Алгоритм комбинированной независимой оценки и коррекции амплитуды и фазы несущей
2.4. Анализ эффективности разработанных алгоритмов
2.5. Выводы
Глава III. Исследование чувствительности разработанных алгоритмов оценки и коррекции
3.1. Построение имитационной модели
3.2. Описание методики проведения исследований
3.3. Исследование модели для различных входных воздействий
3.3.1. Исследование чувствительности к составляющим различного порядка СПМ фазового шума

3.3.2. Случай фазового воздействия с полиномиальной СПМ в условиях доплеровского рассеяния
3.3.3. Случай различных длин пакетов и характеристик многолучевого канала
3.4. Экспериментальные исследования алгоритмов оценки и коррекции на цифровом сигнальном процессоре
3.4.1. Постановка задачи и методика проведения эксперимента
3.4.2. Описание цифрового модуля ОРБМ-приемника на основе сигнального процессора
3.4.3. Сравнительный анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований алгоритмов амплитудной и фазовой коррекции ОБОМ-сигналов
3.5. Выводы
Глава IV. Анализ применимости алгоритмов оценки и коррекции в современных и перспективных системах беспроводной широкополосной связи
4.1. Анализ эффективности внедрения разработанных алгоритмов в системы наземной связи
4.2. Анализ эффективности внедрения разработанных алгоритмов в системы авиационной связи
4.3. Выводы
Заключение
Литература
Приложение А

где г(я,) = е'9('+""с)]£1Г(и,Д)и(н,г-Д?), { - номер временного отсчета сигнала.

Сигнал после БПФ на приемной стороне можно записать следующим образом:
(1.3.8)
где Г - матрица Фурье - преобразования. Компоненты вектора у(и) имеют вид:
у k=N%expl[~ 1~ку L3-9)

где w't (и) - аддитивный шум после перехода в частотную область.
Используя выражения (1.3.4) - (1.3.9), можно записать выражения для сигнала на выходе демодулятора у (и) через значения на входе модулятора $(я):
у*= ~7n &хр(_ * Ф” ]єхр((и))х
v N'-1 ( 7 п Л
xZhr(0£exP г—(-Ф' хД«)+<(4
/=о j=o 1У у
(1.3.10)
По аналогии с сигналом с OFDM [29] выражение (1.3.10) с учетом перехода в частотную область преобразуется к виду:
У к М = h( («К (и)ехр(г у/{п)) + w f (п
(1.3.11)
где wf (77) = рд («) + yv (п), а член, отвечающий за межканальную
J Nc-Nl -ґ f 2п N
интерференцию: рДи) = — h;(w)exp(/tf (w))expj -i-—v(k-j) хДи) , а
ІУ у=0 у=0 I. V N ) )