Автореферат (Идентификация и оценка параметров сигнала стандарта LTE), страница 3

Предложенныйметод является устойчивым к влиянию замираний и позволяет обеспечить высокую долюправильных измерений полосы сигнала даже при низких ОСШ. Так при полосе сигнала LTE в20 МГц для модели канала EPA при диапазоне ОСШ от -3 до 30 дБ доля правильных измеренийполосы составляет не менее 0.9, а для моделей каналов EVA и ETU при диапазоне ОСШ от -3до 30 дБ не менее 0.99 (при диапазоне ОСШ от -6 до 30 дБ не менее 0.9). Дальнейшееувеличение точности рассматриваемого метода в области низких значений ОСШ возможно засчет увеличения усредняемого объема слотов, а также засчет более сложных алгоритмованализа полученных корреляционных функций.Фрагмент результатов моделированияпредставлен на рисунке 1, моделирование проводилось без использования эквалайзера.Рисунок 1 - Зависимость вероятности верного определения полосы от ОСШ дляполосы 20 МГц, модель канала Extended Typical Urban.Вторая часть освещает вопрос идентификации сигнала стандарта LTE.

В данной работеразработанкомплексныйметод,основанныйна поэтапном определении параметровпринимаемого сигнала. На первом этапе предлагается вычисление значения занимаемой полосысигнала по методу, описанному в первой части третьей главы. В случае если полученное11значение оценки совпадает с вектором значений полосы сигнала, характерных для стандарта,начинается выполнение второго этапа.На втором этапе предлагается вычисление длительности информационного символа наподнесущих сигнала с использованием заимствованного подхода, используемого, например,при определении длительности информационного символа на основе вейвлет преобразования.В данной части исследована применимость рассматриваемого метода для сигнала стандартаLTE. В случае выявления на обоих этапах значений, характерных именно для стандарта LTEвыносится решение о том, что принимаемый сигнал - это сигнал стандарта LTE.Результаты имитационного моделирования показали, что в случае с OFDM сигналом,точность исследуемого метода определения длительности информационного символа придиапазоне значений отношения сигнал/шум от -10 до 30 дБ обусловлена количествомусредняемых результатов.

При достаточном усреднении метод позволяет обеспечить точностьоценки не менее 99% в указанном диапазоне отношений сигнал/шум (рисунок 2). На рисунке 2M - это объем усреднения результатов.Т.о. точность метода идентификации обусловлена точностью метода определениязанимаемой полосы сигнала. При полосе сигнала LTE в 20 МГц для модели канала EPA придиапазоне ОСШ от -3 до 30 дБ доля правильных измерений полосы составляет не менее 0.9, адля моделей каналов EVA и ETU при диапазоне ОСШ от -3 до 30 дБ не менее 0.99 (придиапазоне ОСШ от -6 до 30 дБ не менее 0.9).Рисунок 2 - Зависимость доли правильных измерений длительности символа отОСШ для полосы 20 МГц, модель канала Extended Typical Urban.Третья часть посвящена вопросу детектирования последовательностей Задова-Чу,используемых в стандарте LTE в качестве первичного и вторичного синхросигнала внисходящем направлении.

Точное детектирование первичного и вторичного синхросигнала12обеспечивает кадровую синхронизацию, а также позволяет вычислить целую часть частотнойотстройки. В данной части предлагается метод вычисления корреляционной функции дляпоследовательностей Задова-Чу, позволяющий снизить вероятность возникновения ложногомаксимума, обусловленного шумами и другими канальными эффектами.Первичный синхросигнал формируется в соответствии с ниже представленнымматематическим описанием:un n 1 e 63d u (n)   u n 1n  2 e  63n  0,1,...,30n  31, 32,...,61где u - индекс, принимающий значение 25, 29 или 34 в зависимости от второй составляющей2 идентификатора соты N ID .В основе предложенного метода лежит следующее свойство: быстрое преобразованиеФурье (БПФ) (Fast Fourier Transform (FFT)) от последовательности Задова-Чу – это тожепоследовательность Задова-Чу.

Эта особенность характерна для всех последовательностейЗадова-Чу в целом, и не связанна с конкретными значениями индекса u .В случае наличия шума в канале, принимаемый сигнал можно записать как:S n  d u n  N nгде N n  – аддитивный белый гауссовский шум (АБГШ).Взаимная корреляция принятой смеси сигнала с шумом и образца синхросигналанаходится как:61Corr1 m   d u* n S n  mn 0Также вычисляется взаимнокорреляционная функция на основе результатов БПФ:61Corr2 m   FFTS n  FFTd u n  mn 0Результатомявляетсяперемножениедвухполученныхвзаимнокорреляционныхфункций:Rm  Corr1 mCorr2 mРезультаты имитационного моделирования подтвердили эффективность метода всравнении с классическим, основанным на вычислении корреляционной функции Corr1 mпринимаемого синхросигнала с его образцом .

Выявлено, что при идеальной работе системысинхронизациидлязначениявероятности13ложногоопределениямаксимумавзаимнокорреляционной функции Pв  10 5 для модели канала EPA энергетический выигрышсоставил 1.9 дБ, для модели канала EVA 1.7 дБ, для модели канала ETU 1.5 дБ. При наличиинормированной частотной отстройки до f / f  0.35 предлагаемый метод позволяет получитьзначение вероятности Pв , которое при использовании классического метода достигается лишьпри полном отсутствии нормированной частотной отстройки. Нормировка произведена квеличинеразносамеждуподнесущимиf  15 кГц.Придальнейшемувеличениинормированной частотной отстройки значение энергетического выигрыша в сравнении склассическим методом увеличивается.

Фрагмент результатов моделирования представлен нарисунке 3.Рисунок 3 - Зависимость вероятности ложного определения максимумавзаимнокорреляционной функции (Pв) от ОСШ для модели канала Extended Vehicular A.Четвертая часть посвящена определению направления передачи: нисходящее иливосходящее.

В стандарте LTE в нисходящем направлении для осуществления процедурысинхронизации используется первичный и вторичный синхросигнал, на этой особенностибазируется предлагаемый подход. Предлагается осуществление процедуры детектированияпервичного синхросигнала, в случае успешного результата выносится решение о нисходящемнаправлении передачи, в противном случае - о восходящем.В основе подхода, используемого в стандарте для синхронизации, лежит вычислениекорреляционных функций для трех образцов первичного синхросигнала, заранее известных наприемной стороне с фрагментами принимаемого сигнала, попадающими в интервал окнанаблюдения.14Далее анализируется максимальное значение корреляционных функций в каждом изканалов обработки и выносится решение о том, какой из трех первичных синхросигналов былпринят.

Однако, в случае если заранее неизвестно, является ли принимаемый сигналнисходящего направления, то описанный алгоритм будет ошибочно выдать сведения опервичном синхросигнале. В связи с этим была предложена модификация этого метода.В случае попадания первичного синхросигнала в окно наблюдения, в одном из каналовобработки будет зафиксировано значение максимума корреляционной функции, превышающеезначения в других каналах. Было исследовано, что за счет хороших автокорреляционныхсвойств первичного синхросигнала, представляющего последовательность Задова-Чу, даже приотрицательныхзначенияхотношениясигнал/шумсоотношениезначениямаксимумакорреляционной функции в канале, где произошло совпадение принятого синхросигнала собразцом, к значениям в двух других каналах имеет значение не ниже 1.5.

Эта особенностьможет применяться для детектирования первичного синхросигнала, а как следствие инисходящего направления передачи. В случае если принимаемый сигнал восходящегонаправления, то значение соотношений максимумов в каждом из каналов обработки имеетзначение не более 1.2.В четвертой главе рассматривается вопрос распознавания структуры сигналов наподнесущих сигнала стандарта LTE.

Глава состоит из двух частей. Результаты опубликованы в[2,6].Первая часть посвящена задаче идентификации вида модуляции на поднесущих сигналастандарта LTE. В данной части апробирован заимствованный метод идентификации на основеследующего математического описания:mean | DFT (Param S ( n)ma 1) |2NSгде DFT – дискретное преобразование Фурье, S (n) - принимаемый сигнал, ma - математическоеожидание принимаемого сигнала, N S - количество анализируемых отсчетов в кадре, mean операция усреднения. Такой метод позволял идентифицировать фазовую модуляцию только каккласс, и не позволял различить модуляцию ФМ-4 и ФМ-2 (ФМ-2 применяется в стандарте дляпередачи служебной информации) (рисунок 4).На основе данного метода была предложена его модификация, в соответствии с которойпредлагается перед вычислением ключевого параметра произвести с сигналом следующуюоперацию:15S ' (n)  FFT  S1(n) IFFT S (n)где FFT – быстрое преобразование Фурье, IFFT - обратное преобразования Фурье и S1(n) –сигнал с постоянной единичной амплитудой и с линейно нарастающей на всей длительностифазой от –π до π.Рисунок 4 - Зависимость ключевого параметра от отношения сигнал/шум дляапробируемого метода.В результате такого преобразования сигналы с модуляцией ФМ-2 становятсяразличимыми с вероятностью не менее 99% при ОСШ от -5 до 30 дБ, а ФМ -4 с вероятностью99% при ОСШ до 0 дБ.