Диссертация (1143626), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Во-вторых, полоса частот сигналов RRC-SEFDM оказываетсяменьше, чем для сигналов sinc-SEFDM при α = 0,5, β = 0, также снижается и уровень внеполосных излучений. В-третьих, ширина полосы частот для сигналовPR-SEFDM оказывается меньше, чем для сигналов OFDM. Из рис. 4.15 следует,что ширина полосы частот сигналов PR-SEFDM выше, чем для сигналов RRCSEFDM. Однако благодаря тому, что длина PR-SEFDM-символа меньше, чемдлина RRC-SEFDM-символа, спектральная эффективность сигналов PR-SEFDMоказывается выше.83(а)(б)(в)(г)Рис.

4.15. Оценки энергетических спектровВыводы по главе 4В данной главе описаны методы формирования и обработки новых типовсигналов SEFDM, называемых сигналами RRC-SEFDM и сигналами PR-SEFDM.Преимуществом сигналов RRC-SEFDM является низкий уровень внеполосногоизлучения, в нем используется спектральный RRC-импульс с более низким уровнем МСИ. Обработка сигналов RRC-SEFDM требует увеличения частоты дискретизации в частотной области, эквивалентной увеличению длины символаSEFDM во временной области, что приводит к увеличению размера ДПФ.

С другой стороны, сигналам PR-SEFDM не требуется передискретизация, соответственно сохраняется такой же размер ДПФ, как в случае с сигналами OFDM. При84передаче сигналов PR-SEFDM происходит усечение переданных символов, чтоприводит к ожидаемому выигрышу в спектральной эффективности по сравнению с сигналами OFDM. Из-за наличия МСИ не удаётся использовать простойпоэлементный алгоритм приёма, а требуется использовать алгоритмы с более высокой вычислительной сложностью, например, алгоритмы Витерби, BCJR, и ихподоптимальные версии.Методика формирования сигналов RRC-SEFDM и сигналов PR-SEFDM, атакже методика их обработки в спектральной области были представлены в следующих публикациях.1.Gelgor, A.

The design and performance of SEFDM with the Sinc-to-RRCmodification of subcarriers spectrums / A. Gorlov, Van Phe Nguyen // Advanced Technologies for Communications (ATC), 2016 IEEE International Conference on. pp. 6569.2.Gelgor, A. Performance analysis of SEFDM with optimal subcarriers spec-trum shapes / A. Gorlov, Van Phe Nguyen // Black Sea Conference on Communications and Networking (BlackSeaCom), 2017 IEEE International. pp. 1-5.3.Гельгор, А.Л. Повышение эффективности SEFDM путём замены спек-тральных sinc-импульсов на RRC-импульсы / Горлов А.И, Ван Фе Нгуен // Радиотехника.

– 2016. – №12, – С. 105-111.4.Гельгор, А.Л. Повышение эффективности сигналов SEFDM путём ис-пользования RRC-импульсов в качестве формы спектра поднесущих / ГорловА.И, Ван Фе Нгуен // 19-я международная конференция «Цифровая обработкасигналов и ее применение – DSPA-2017», Т1, с. 101-106, Москва, 2017 г.5.Гельгор, А.Л. Повышение спектральной и энергетической эффективно-сти сигналов SEFDM путём использования оптимальных импульсов в качествеформы спектров поднесущих / Горлов А.И, Ван Фе Нгуен // Радиотехника.

–2017. – №1, – С. 49-56.85Глава 5. Анализ эффективности сигналов RRC-SEFDM иPR-SEFDM5.1. Описание моделиВ данной работе были исследованы значения спектральных эффективностейи удельных энергетических затрат для сигналов RRC-SEFDM и PR-SEFDM, полученных на основе OFDM с размером ДПФ NFFT = 2048 и количеством поднесущих N = 1200, что соответствует стандарту LTE, на каждой поднесущей рассматривались сигнальные созвездия QPSK, 16-QAM. Все поднесущие использовались для передачи полезных данных.ПередаваемыеданныеQAMмодуляторФормировательсигналов SEFDMФормировательподнесущих импульсовПринятыеданныеДемодуляторОценкаканалаФормировательспектральных отсчётовЭквалайзерАЦПАБГШЦАПРис. 5.1. Структурная схема имитационной моделиДля оценки помехоустойчивости приёма сигналов RRC-SEFDM и PRSEFDM в среде MATLAB была реализована имитационная модель, структурнаясхема которой представлена на рис. 5.1.

Оценивались потенциальные возможности предлагаемых сигналов, поэтому временная и частотная синхронизации считались идеальными. При моделировании рассматривался однолучевой канал сАБГШ и идеальной оценкой характеристик канала. Конечно, на практике сигналы SEFDM предполагается использовать в многолучевых каналах, однако, вданной работе рассматривается принципиальная возможность использования новой методики формирования и обработки сигналов SEFDM, поэтому вопросымноголучёвости не учитываются.

При приёме, для сигналов c QPSK использовались алгоритм BCJR и подоптимальный алгоритм M-BCJR, для сигналов с 16-86QAM использовался только алгоритм M-BCJR. В качестве удельных энергетических затрат рассматривалось значение отношения энергии, затрачиваемой дляпередачи одного бита полезной информации, к спектральной плотности мощности белого шума: E  h2 Eбит,N0(5.1)Выбирались такие значения отношения сигнал/шум, при которых обеспечивается значение битовой ошибки BER = 10–4. Спектральные эффективности вычислялись так:R,W99%(5.2)где W99% – ширина полосы частот, содержащей 99% мощности сигнала, а R – скорость подачи информации в канал. Параметры для RRC-SEFDM сигналовЗначения α и соответствующие им значения количества поднесущих N представлены в табл.

5.1.Таблица. 5.1. Зависимость значений N от значений αα10,90,80,70,60,5N120013321500171420002400Для 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. В каждом случае рассматривались все возможныезначения NZS – от 0 до NFFT/2 с шагом 16. Скорость подачи информации в каналв зависимости от размера сигнального созвездия MС и с учётом длины символаOFDM вычисляется так1 2 N FFT  2 N ZS N ZS 1R  log 2 ( M C )  T)) ,  0,5log 2 (M C )(T (1 NNFFTFFT87(5.3)Дополнительное исследование доказало, что значение W99% практически независит от β и NZS и равно α/T. Тогда значение спектральной эффективностиможно вычислять по следующей формуле:RN ( (1  ZS ))1 ,W99%N FFT(5.4) Параметры для PR-SEFDM сигналовДля сигналов PR-SRFDM были рассмотрены два возможных значения коэффициента концентрации мощности сигнала ε, содержащейся в длительностиTε, равные 0,99 и 0,999.

С целью сохранения вычислительной сложности алгоритма BCJR, использованного для приёма сигналов RRC-SEFDM с использованием сигнального созвездия QPSK, были найдены оптимальные импульсы с глубиной МСИ L = 8. При использовании подоптимального алгоритма M-BCJR,были дополнительно найдены оптимальные импульсы при L = 12. ЗначениеNFFTTε/T равно количеству отсчётов импульса во временной области, содержащих долю ε мощности сигнала, поэтому, значение Tε/T выбиралось таким, чтобыNFFTTε/T было целым числом. Рассматривалась значения NZS от 0 доN FFT / 2   N FFT T / T / 2 , где  x  – значение ближайшего к x со стороны нуляцелого.

В табл. 5.2 представлены используемые параметры.Таблица 5.2Номер схемы12Сигнальное созвездиеQPSK16-QAMСкорость подачи1 бит / T3 бит / T0,32250 … 0,82813 (L = 8)Диапазон значений TεT, ε = 99,90,29688 … 0,82813 (L = 12)Диапазон максимальных рассмат-176 … 694 (L = 8)риваемых значений NSZ176 … 720 (L = 12)В ходе моделирования производилось построение кривых помехоустойчивости. Шаг по оси h2 был равен 0,1 дБ.

Для каждой точки накапливалось не менее881000 битовых ошибок и 500 блоковых ошибок (один блок – один символ SEFDMсигнала). Путём линейной интерполяции определялось значение h2, соответствующее BER = 10–4; это значение использовалось в качестве значения удельныхэнергетических затрат βE.5.2. Оценка эффективности сигналов RRC-SEFDMВ этом разделе представлены полученные результаты моделирования сигналов RRC-SEFDM с использованием сигнального созвездия QPSK, а в приёмной стороне был использован оптимальный алгоритм BCJR. На рис.

5.2 изображены кривые помехоустойчивости для сигналов sinc-SEFDM со значениямиα = 1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5. Из анализа рисунка следует, что уменьшение коэффициента сближения поднесущих α, что эквивалентно увеличению уровня МСИ,приводит к дополнительным затратам. Следовательно, чем меньше значение α,тем больше дополнительных затрат требуется для получения вероятности битовой ошибки 10–4.Рис. 5.2.

кривые помехоустойчивости для сигналов sinc-SEFDMВ результате моделирования было получено огромное число кривых помехоустойчивости и соответствующих им пар значений спектральных эффективно89стей и удельных энергетических затрат (γ, h2). На рис. 5.3 красная кривая соответствует точкам с максимальной спектральной эффектностью сигналов RRCSEFDM для β > 0; синяя кривая соответствует точкам с максимальной спектральной эффектностью традиционных сигналов sinc-SEFDM (β = 0, NZS = 1024).Крайняя левая точка синей кривой (γ = 2, h2 = 8,4) (α = 1) соответствует традиционному сигналу OFDM c нулевой МСИ, поэтому использовался простой поэлементный алгоритм приёма вместо алгоритма BCJR.Из анализа рисунка следует, что переход от β = 0 к β > 0 позволяет получитьзначительный выигрыш.

Характеристики

Список файлов диссертации