Диссертация (Идентификация и оценка параметров сигнала стандарта LTE), страница 12

Последовательность поступает на блок быстрого преобразованияФурье. После чего происходит анализ максимального значения амплитуды полученныхотсчетов на выходе блока быстрого преобразования Фурье, возведенных в квадрат. Данныйпараметр является ключевым для вынесения решения, об используемом виде модуляции. Послечего на основе оценки значения отношения сигнал/шум в полосе сигнала происходит расчетпороговой величины для каждого возможного вида модуляции и на основании того, в какойинтервал между порогами попадает рассчитанное усредненное по заданному количествувыборок значение ключевого параметра, выносится решение об используемом виде модуляции.Структурные схемы описанного алгоритма представлены на рисунках 5.42 – 5.49.95Рисунок 5.41 - Блок-схема алгоритма демодуляцииРисунок 5.42 - Структура подсистемы Upravlenie96Рисунок 5.43 - Структура подсистемы If Action SubsystemСтруктура подсистем If Action Subsystem1 -5 рисунка 5.42 идентична представленнымна рисунке 5.43.Рисунок 5.44 - Структура подсистемы Demod 1.4 MHzРисунок 5.45 - Структура подсистемы Del EXT CP97Рисунок 5.46 - Структура подсистемы Enabled SubsystemРисунок 5.47 - Структура подсистемы UL98Рисунок 5.48 - Структура подсистемы If Action SubsystemРисунок 5.49 - Структура подсистемы If Action Subsystem2Результаты тестирования разработанного программно-алгоритмического комплексапоказали его эффективность.

Примеры работы комплекса представлены далее.Настройки генератора для случая 1:- Номинальная ширина полосы канала: 1.4 МГц- Циклический префикс: нормальный- Используемый вид модуляции: ФМ-4- Вариант использования поднесущих: все- Направление передачи: DownLink99Рисунок 5.50 - Результат тестирования для первого случая.Настройки генератора для случая 2:- Номинальная ширина полосы канала: 5 МГц- Циклический префикс: нормальный- Используемый вид модуляции: КАМ-16- Вариант использования поднесущих: все- Направление передачи: UpLink100Рисунок 5.51 - Результат тестирования для второго случая.Из рисунков 5.50 и рисунка 5.51. видно, что параметры, определяемые ПАОмониторинга сигналов LTE определяет параметры генерируемого сигнала верно (определяемыепараметры соответствуют, текущим настройкам генератора LTE сигнала), из чего можносделать вывод, что ПАО работает корректно.

Этот факт подтверждает достоверностьрезультатов, полученных при исследовании разработанных методов в главах 3 - 4.101ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной работе получены следующие результаты:1. Проанализированы основополагающие работы по идентификации цифровых методовмодуляции. Выявлены основные классы методов идентификации: методы на основестатистической теории распознавания образов и методы на основе статистической теориипринятия решений, а так же их отличительные особенности. Установлено, что для решенияпоставленной в работе задачи наибольший интерес представляют методы на основестатистической теории распознавания образов.2. Проанализированы основополагающие работы по оценке параметров сигналов сортогональным частотным мультиплексированием.

Выявлены основные методы, используемыедля решения подобного рода задач.3. Проанализированы работы по идентификации и оценке параметров сигнала стандартаLTE. Выявлено, что задача автоматической идентификации LTE сигнала и определения егопараметров в полной мере не решена. Обоснована необходимость разработки методов иалгоритмов для решения задачи идентификации и оценки.4.

Проанализированы основные особенности стандарта LTE. Изучен физический уровеньстандарта LTE: детально рассмотрены технологии OFDM и SC-OFDM, возможныеконфигурации с точки зрения занимаемой полосы сигнала, изучена структура кадров для случаячастотного и временного дуплекса, структура слотов, принцип формирования циклическогопрефикса, изучены основные физический каналы для нисходящего и восходящего направления,каналы управления, сигналы синхронизации и т.д.5. Разработана имитационная модель физического уровня стандарта LTE в средеMATLAB/Simulink, приведены структурные схемы с описанием назначения блоков, а так жеописание возможностей модели.6. Проведена успешная верификация модели. Установлено, что разработанная модельдействительно является модель стандарта LTE в виду полного совпадения характеристик(значения поддерживаемых полос сигнала, форма спектра, поддержка OFDM для нисходящегои SC-OFDM восходящего направления, длительности OFDM символов и символов наподнесущих, длительностей нормального и расширенного циклического префикса и т.д.).7.

Предложен слепой метод определения полосы сигнала стандарта LTE покорреляционной кривой циклического префикса и проведен анализ доли правильных измеренийполосы сигнала для каналов с замираниями. Результаты имитационного моделирования102показали, что для моделей каналов с замираниями EPA, EVA и ETU c максимальной частотойДоплера 5, 70 и 300 Гц, соответственно, предложенный метод превосходит по точности методоценки по уровню х дБ, а так методы на основе вейвлет преобразования.

Предложенный методявляется устойчивым к влиянию замираний и позволяет обеспечить высокую долю правильныхизмерений полосы сигнала даже при низких ОСШ.8.РазработаналгоритмавтоматическогораспознаванияLTEсигнала.Методобеспечивает вероятность правильной идентификации не менее 85% при отношениисигнал/шум от -5 до 30 дБ на фоне АБГШ и замираний.9. Предложен метод вычисления корреляционной функции для последовательностейЗадова-Чу.Методобеспечиваетболеевысокуюточностьвычислениямаксимумакорреляционной функции при наличии шума в канале и частотной отстройки в сравнении склассическим методом.12.РазработанметодидентификациинаправленияпередачисигналаLTE,обеспечивающий долю верного определения не менее 0.95 при ОСШ до -5 дБ.12. Модифицирован метод идентификации вида модуляции на поднесущих для сигналастандарта LTE.

Метод позволяет идентифицировать ФМ-2 модуляцию с вероятностью не менее99 % при ОСШ до -5 дБ, а ФМ-4 с вероятностью 99% при ОСШ до 0 дБ.13.Предложен алгоритм определения отношения сигнал/шум в полосе сигнала поциклическому префиксу, обеспечивающий СКО оценки не более 0.11 дБ в диапазоне значенийотношения сигнал/шум от -5 до 30 дБ.14.Исследовановлияниеошибоксимвольнойсинхронизациинаточностьразработанного метода определения отношения сигнал/шум в полосе сигнала по циклическомупрефиксу.15.Разработан программно-алгоритмический комплекс по идентификации и оценкепараметров сигнала стандарта LTE. Программно-алгоритмический комплекс позволяетпроизвести идентификацию сигнала стандарта LTE, оценку полосы сигнала, направленияпередачи, длины циклического префикса, длительности информационного символа наподнесущих, выполнить символьную и кадровую синхронизацию, компенсировать частотнуюотстройку,демодулироватьпринятыйOFDM/SC-OFDMсигнал,оценитьотношениесигнал/шум, а так же идентифицировать вид модуляции на поднесущих в слепую безиспользования служебной информации.103Дальнейшие исследования могут позволить повысить точность методов, а такжерасширить рабочий диапазон значений отношения сигнал/шум в область отрицательныхзначений.104СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙАБГШ - аддитивный белый гауссовский шумАКФ - автокорреляционная функцияБПФ - быстрое преобразование ФурьеВКФ - взаимнокорреляционная функцияКАМ - квадратурная амплитудная модуляцияКФ - корреляционная функцияМСЭ - Международный Союз ЭлектросвязиНСКЗ - нормированное среднеквадратическое значениеОБПФ - обратное быстрое преобразование ФурьеОСШ - отношение сигнал/шумПМ - предлагаемый методРБ - ресурсный блокРЭ - ресурсный элементСКО - среднеквадратического отклоненияФМ - фазовая модуляцияЦП - циклический префиксARQ - Automatic Repeat RequesCFI - Control Frame IndicatorCQI - Channel Quality IndicatorDA - Data-AidedDL - downlinkDM-RS - Demodulation Reference SignalsDwPTS - Downlink Pilot Time SlotEPA - Extended Pedestrian AETU - Extended Typical UrbanEVA - Extended Vehicular A105FDD - Frequency Division DuplexFFT - Fast Fourier TransformGP - Guard PeriodHARQ - Hybrid Automatic Repeat RequesHybrid Automatic Repeat Reques Acknowledgements - HARQ ACK/NACKIFFT - Inverse Fast Fourier TransformLTE - Long Term EvolutionMAC - Media Access ControlMBMS - Multimedia Broadcast и MulticastMIB - Master Information BlockNDA - Non-Data-AidedNMSE – Normalized Mean Square ErrorOFDM - Orthogonal Frequency Division MultiplexingPBCH - Physical Broadcast ChannelPCFICH - Physical Control Format Indicator ChannelPDCCH - Physical Downlink Control ChannelPDSCH - Physical Downlink Shared ChannelPHICH - Physical Hybrid Automatic Repeat Reques Indicator ChannelPMCH - Physical Multicast ChannelPRACH - Physical Random Access ChannelPSS - Primary Synchronization SignalPUCCH - Physical Uplink Control ChannelPUSCH - Physical Uplink Shared ChannelQAM - Quadrature Amplitude ModulationQPSK - Quadrature Phase Shift KeyingSC-OFDM - Single-Carrier Orthogonal Frequency Division MultiplexingSIB - System Information Blocks106SNR - signal-to-noise ratioSRS - Sounding Reference SignalSSS - Secondary Synchronization SignalTDD - Time Division DuplexUL – uplinkUpPTS - Uplink Pilot Time SlotWCDMA - Wideband Code Division Multiple Access107СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.CiscoSystems,(КорпоративныйInc.блог),URL:http://club.cnews.ru/blogs/entry/cisco_prognoziruet_pochti_11kratnyj_rost_mirovogo_trafika_mobilnoj_peredachi_dannyh_s_2013_po_2018_gg_ (дата обращения: 30.01.2015)2.Khan F., LTE for 4G Mobile Broadband, Air Interface Technologies and Performance,Cambridge University Press, 2009.

492 p.3.Sesia S., Toufik I., Baker M., LTE – The UMTS Long Term Evolution From Theory toPractice, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2011. 752 p.4.Remy J.-G., Letamendia C. LTE Standards, ISTE Ltd and John Wiley & Sons, 2014.258 p.5.Cox C. An Introduction to LTE: LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G MobileCommunications, John Wiley & Sons Ltd, 2012.