Автореферат (1143625), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При моделировании рассматривался однолучевой канал с аддитивным белым гауссовским шумом и идеальной оценкой характеристики канала. Демодуляция принятых сигналов осуществлялась с помощью алгоритмов Витерби, BCJR, и их подоптимальных версий MВитерби и M-BCJR.Для решения ЗадачиТаблица 26 с помощью разработанα10,90,80,70,60,5ной имитационной моK21051052дели были получены завиNSC120013321500171420002400симости спектральной эфТаблица 3фективностисигналовНомер схемы12RRC-SEFDMиPRSEFDM от удельных энерСигнальное созвездиеQPSK16-QAMгетических затрат.
ИсСкорость подачи1 бит / T3 бит / Tпользовались следующие0,32250 … 0,82813 (L = 8)Диапазон значений TεTпараметры: размер ДПФ0,29688 … 0,82813 (L = 12)NFFT = 2048 и количество176 … 694 (L = 8)Диапазон максимальных рассматподнесущих NSC = 1200,риваемых значений NSZ176 … 720 (L = 12)что соответствует одномуиз сценариев стандарта LTE; были рассмотрены варианты использования созвездий QPSK и16-QAM на каждой поднесущей. Все поднесущие использовались для передачи полезных данных.Для сигналов RRC-SEFDM значение α и соответствующие ему значения коэффициентапередискретизации K и количества поднесущих NSC представлены в табл.
2. Для каждого значения α рассматривались следующие значения β: 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1. Вкаждом случае рассматривались все возможные значения NSZ от 0 до NFFT/2.Для сигналов PR-SEFDM использовались параметры из табл. 3. Значение Tε/T выбиралось таким, чтобы произведение Tε/T – количество отсчётов импульса во временной области,содержащих долю ε мощности сигнала, оказывалось целым числом. Рассматривалась значенияNZS от 0 до N FFT / 2 T TN FFT / 2 , где x – значение ближайшего к x со стороны нуля целого.В качестве удельных энергетических затрат рассматривалось значение отношения энергии, затрачиваемой для передачи одного бита полезной информации, к односторонней спектральной плотности средней мощности белого шума:E E h 2 бит .N012Выбирались такие значения отношения сигнал/шум, при которых обеспечивается значение битовой ошибки BER = 10–4.
Спектральная эффективность вычислялась так:R,W99%где W99% – ширина полосы частот, содержащей 99% мощности сигнала, а R – скорость подачиинформации в канал.На рис. 9 представлено сравнение результатов сигналов PR-SEFDM для ε = 0,999 с результатами для сигналов sinc-SEFDM и RRC-SEFDM, а также с характеристиками сигналовOFDM для сигнальных созвездий QPSK, 16-QAM, 64-QAM. На этом рисунке длина импульсовдля PR-SEFDM равна 8 и длина учитываемой интерференции в демодуляторе также равна 8,использовался оптимальный алгоритм BCJR. Из анализа рисунка следует, что сигналы sincSEFDM показывают худшие результаты, а сигналы PR-SEFDM обеспечивают максимальнуюспектральную эффективность. В области h2 < 11,5 дБ спектральная эффективность и удельныеэнергетические затраты предлагаемых сигналов PR-SEFDM и RRC-SEFDM практически одинаковы.
Однако при увеличении значений h2 спектральная эффективность сигналов PRSEFDM становится заметно больше, чем для сигналов RRC-SEFDM. С другой стороны, еслипроизводить сравнение с сигналами OFDM для сигнальных созвездий 16-QAM и 64-QAM, тодаже лучшие сигналы PR-SEFDM проигрывают им в удельных спектральных затратах 14% и22% соответственно. Таким образом, показано, что с одной стороны, при фиксированнойсложности алгоритма приёма сигналы PR-SEFDM обеспечивают большую спектральную эффективность, чем сигналы sinc-SEFDM и RRC-SEFDM. Однако, с другой стороны, использование коротких спектральных импульсов не позволяет обеспечить выигрыш в спектральнойэффективности по отношению к сигналам без МСИ.На рис.
10 представлено сравнение результатов для сигналов PR-SEFDM и RRC-SEFDMпри использовании подоптимального алгоритма M-BCJR с M равным 16. Длина импульсовдля сигналов PR-SEFDM увеличена с 8 до 12 и длина учитываемой интерференции в демодуляторе рассматривалась равной 4, 8, 12. Отметим, что для сигналов PR-SEFDM в области невысокого уровня интерференции результаты для подоптимального алгоритма совпадают с результатами для исходного оптимального алгоритма BCJR при уменьшении вычислительнойсложности обработки от 256 до 1024 раз.
Это подтверждает правильность выбора в пользуприменения именно подоптимальной версии BCJR. Из рис. 10 следует, что сигналы RRCSEFDM не обеспечивают значительный выигрыш по отношению к сигналам OFDM с сигнальным созвездием 16-QAM. Сигналы PR-SEFDM обеспечивают лучшие результаты.
При их использовании возможно обеспечить выигрыш от 25% до 27% в спектральной эффективностипри незначительном энергетическом проигрыш от 0,6 до 1,3 дБ по отношению к сигналамРис. 913Рис. 10OFDM с сигнальными созвездиями QPSK, 16-QAM соответственно. Очевидно, что максимальная спектральная эффективность достигается при одновременном введении МСИ и увеличении размера сигнального созвездия.В Заключении сформулированы основные результаты исследования, представляющиетеоретический и практический интерес:• Впервые предложены многочастотные спектрально-эффективные сигналы RRCSEFDM и PR-SEFDM, объединяющие в себе идеи формирования сигналов OFDM и FTN.• Для сигналов RRC-SEFDM и PR-SEFDM предложена методика их формирования и обработки в спектральной области аналогично случаю сигналов OFDM.• При формировании и обработке сигналов RRC-SEFDM и PR-SEFDM используютсяблоки прямого и обратного ДПФ аналогично случаю сигналов OFDM.• При формировании сигналов RRC-SEFDM и PR-SEFDM свёртка в частотной областивычислительно эффективно реализуется поэлементным перемножением во временной области.• Сигналы RRC-SEFDM по отношению к сигналам OFDM и SEFDM обеспечивают меньший уровень внеполосных излучений, однако требуют применения блока ДПФ большей размерности.• Для формирования и обработки сигналов PR-SEFDM требуются блоки ДПФ той жеразмерности, что и для сигналов OFDM.• Для сигналов PR-SEFDM предложена методика синтеза спектральных импульсов оптимальных по критерию минимизации энергетических потерь при фиксированной спектральной эффективности.• Показано, что при фиксированных удельных энергетически затратах увеличение длиныспектрального импульса для сигналов PR-SEFDM приводит к увеличению спектральной эффективности, однако увеличение тем меньше, чем больше значение длины.• Предложена структурная схема модема для передачи и приёма сигналов RRC-SEFDMи PR-SEFDM.• Показано, что значения спектральной эффективности и удельных энергетических затрат при передаче данных сигналами RRC-SEFDM и PR-SEFDM существенно зависят от глубины учитываемой в приёмнике МСИ.
Так для учитываемой глубины L = 8 сигналы RRCSEFDM и PR-SEFDM хотя обеспечивают выигрыш по отношению к сигналам SEFDM, тем неменее проигрывают сигналам OFDM.• Для вычислительно-эффективного приёма сигналов RRC-SEFDM и PR-SEFDM предложено использовать алгоритм M-BCJR, являющийся подоптимальной версией алгоритма14BCJR. Для сигналов RRC-SEFDM дополнительно предложено использовать в приёмнике усечённый импульс.• Показано, что при фиксированной вычислительной сложности алгоритма приёма длясигналов PR-SEFDM применение подоптимального алгоритма приёма M-BCJR обеспечиваетменьшие потери по отношению к оптимальному приёму, чем для сигналов RRC-SEFDM.• Для сигналов RRC-SEFDM и PR-SEFDM впервые показано, что максимальное увеличение спектральной эффективности передачи информации возможно только при одновременном введении МСИ и увеличении размера сигнального созвездия.
Так сигналы с управляемойМСИ и сигнальным созвездием 16-QAM обеспечивают лучшие характеристики спектральнойэффективности и удельных энергетических затрат, чем сигналы с управляемой МСИ и сигнальным созвездием QPSK.• Предложенные сигналы PR-SEFDM обеспечивают выигрыш в спектральной эффективности до 27% по отношению к сигналам OFDM с сигнальными созвездиями QPSK и 16-QAM.При этом энергетический проигрыш составляет не более 1,3 дБ и в приёмнике используетсяалгоритм M-BCJR не более, чем с M = 16 выживающими на каждом шаге алгоритма путями.ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРАТЦИИСтатьи в журналах, входящих в перечень ВАК1.
Горлов, А.И. Использование оптимальных финитных импульсов как способ наилучшего введения управляемой межсимвольной интерференции / Гельгор А.Л, Ван Фе Нгуен //Радиотехника. – 2016. – №12, – С. 112-120.2. Гельгор, А.Л. Повышение эффективности SEFDM путем замены спектральных sincимпульсов на RRC-импульсы / Горлов А.И, Ван Фе Нгуен // Радиотехника.
– 2016. – №12, –С. 105-111.3. Гельгор, А.Л. Повышение спектральной и энергетической эффективности сигналовSEFDM путём использования оптимальных импульсов в качестве формы спектров поднесущих / Горлов А.И, Ван Фе Нгуен // Радиотехника. – 2017. – №1, – С. 49-56.4. Нгуен Ван Фе.
Достижение максимальной спектральной эффективности путём одновременного увеличения размера сигнального созвездия и введения управляемой межсимвольной интерференции / Горлов А.И, Гельгор А.Л // Радиотехника. – 2018. – №1, – С. 42-48.Статьи в зарубежных трудах, индексируемых базами Scopus и Web of Science5. Gorlov, A. Root-raised cosine versus optimal finite pulses for Faster-than-Nyquist generator / A. Gelgor, Van Phe Nguyen // Internet of Things, Smart Spaces, and Next Generation Networksand Systems (New2An). – 2016. Springer International publishing. – pp 628-640.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
