Прием «в целом» сигналов OFDM в канале с памятью

Идея

метода

OFDM

(Orthogonal

frequencydivision

multiplexing

—

мультиплексирование

с

ортогональным

частотным

разделением

каналов)

в

распараллеливании передаваемого сигнала на N отдельных низкоскоростных подпотоков с

большой

длительностью

передаваемых

символов.

Каждый

подпоток

модулируется

и

передаётся на своей ортогональной поднесущей.

Технология передачи OFDM признана как одна из перспективных схем доступа для

использования в разрабатываемых системах беспроводной связи. Эта технология уже была

использована

во

многих

приложениях,

включая

наземное

телевизионное

вещание,

системы связи поколения 4G и др.

Разрабатываемые телекоммуникационные стандарты для беспроводных сетей связи

нацелены

на

повышение

скорости

передачи

данных

при

сохранении

высокой

спектральной эффективности используемой технологии передачи

Система OFDM является многоканальной (параллельной) системой сигналов, но в

месте

приема

обработку OFDM-сигналов

целесообразно

осуществлять

на

основе

использования

субоптимальных

алгоритмов

«последовательной»

(одноканальной)

обработки. Эти алгоритмы учитывают влияние памяти канала связи, которая обусловлена

рассеянием энергии передаваемого сигнала во времени (из-за ограничения полосы частот

и многолучевого распространения сигнала), что приводит к появлению интерференции

сигналов в месте приема. Распространение алгоритмов последовательной обработки на

прием OFDM-сигналов объясняется тем что значения комплексных отсчетов огибающей

OFDM-символа при любых видах модуляции передаются по каналу последовательным

способом. При этом все негативные влияния канала связи проявляются для параллельной

системы так же, как и для последовательной.

В традиционно используемой схеме приема сигналов OFDM борьба с неизбежно

возникающим рассеянием в канале осуществляется введением защитных промежутков в

начале

и

в

конце OFDM-символа

для

поддержания

ортогональности

совокупности

поднесущих колебаний. Прием по алгоритму ПЦППР (прием «в целом» с поэлементным

принятием

решения)

реализуется

так,

что

главной

задачей

становится

оценивание

отсчетов

огибающей OFDM-символа

по

критерию

минимума

среднеквадратической

ошибки оценивания, то есть задача вынесения решения о передаваемых дискретных

символах заменяется задачей формирования оценки отсчетов огибающей OFDM-символа.

После формирования оценок отсчетов огибающей окончательное решение о передаваемых

дискретных символа выносится с использованием дискретного преобразования Фурье

(ДПФ).

Точность

оценивания

импульсной

характеристики

канала

определяет

в

итоге

помехоустойчивость

того

вида

модуляции,

который

используется

при

формировании

символа OFDM

Алгоритм ПЦППР в исходном варианте предназначен для обработки сигналов

одноканальных

(последовательных)

систем

при

передаче

дискретных

сообщений

по

каналам с памятью. Суть использования алгоритма ПЦППР при этом заключается в

обработке

отрезка

принимаемого

сигнала

на

интервале

памяти

канала

(интервала

рассеяния), равного длительности импульсной характеристики канала.

Согласно критерию максимального правдоподобия при приеме на фоне «белого»

гауссовского шума на интервале памяти канала осуществляется полный перебор гипотез

относительно

передаваемой

последовательности

дискретных

символов.

Формируются

опорные

сигналы

по

каждой

гипотезе,

осуществляется

вычисление

метрик,

которые

формируют отличие принимаемого сигнала от сформированных опорных. По выявленной

минимальной

метрике

принимается

решение

только

о

первом

с и мволе

последовательности.

При

переходе

к

следующему

интервалу

обработки

сигналы

интерференции

от

символа,

по

которому

было

принято

решение,

компенсируются

с

использованием обратной связи по решению (ОСР).

При обработке сигнала OFDM исходный вариант алгоритма ПЦППР, заменяется

алгоритмом,

который

вместо

вынесения

решения

о

первом

элементе

дискретной

последовательности на интервале рассеяния формирует оценку первого комплексного

отсчета огибающей OFDM-символа. Обратная связь по решению переходит в обратную

связь по оценке.

Из изложенного можно сделать вывод, что использование ПЦППР для решения

задачи демодуляции в канале с памятью не требует формирования на передаче защитных

промежутков в начале и в конце OFDM-символа. Отказавшись от таких «вставок»

в

OFDM-символ

на

передаче

можно

повысить

спектральную

эффективность

системы

сигналов.

Было

проведено

моделирование

работы

приемника

сигналов OFDM-QAM

при

измерении отсчетов импульсной характеристики (ИХ) по пилот-сигналу в пакете Matlab.

Результаты

приведены

на

рис.

1.

В

эксперименте

предполагалось,

что

канал

характеризуется шестью отсчетами импульсной характеристики (независимыми лучами).

Рис. 1 – Результаты моделирования

На рис. 1 приведено сравнение помехоустойчивости разных алгоритмов оценивания

отсчетов ИХ. Анализ кривых показывает, что, например, при вероятности ошибки

10

−

4

регуляризованные отсчеты ИХ дают энергетический проигрыш этому знанию вместе

приёма отсчетов ИХ не превышающий 2 дБ.