Диссертация (1143626), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Существуют два различных варианта формирования сигналов SCFDMC по способу расстановки поднесущих: распределённая расстановка (англ.Distributed) – DFDMA и локальная расстановка (англ. Localized) – LFDMA. Хотя18способ DFDMA обеспечивает лучшее значение пик-фактора, в стандарте LTE используется вариант LFDMA, т.к. он обеспечивает большую пропускную способ-P/SДобавлениеЦПN-ОДПФS/PРазделениенаподнесущиеОтмодулятораM-ДПФность системы при неоднородности условий связи для разных абонентов [3].ЦАПSC-FDMA:S/PУдалениеЦПКаналN-ДПФP/SРазделениенаподнесущиеКдемодуляторуMОДПФM<NАЦП+OFDMA:Рис.

1.3. Сравнение структурной схемы систем OFDMA и SC-FDMAНа рис. 1.3 изображено сравнение структурной схемы систем OFDM и SCFDMA. В отличие от системы OFDM, поток модуляционных символов от последовательно-параллельного преобразователя преобразуется в частотные отсчётыс помощью ДПФ с размером M. Результат с выхода ДПФ поступает на блок разделения на поднесущих, где частотные отсчёты распределяются в нужные поднесущие. Полученный поток поступает в блок ОДПФ с размером N, где N намного больше M. К временной последовательности после параллельно-последовательного преобразователя добавляется циклический префикс перед передачей.1.2. SEFDMОдним из перспективных направлений развития OFDM являются сигналыSEFDM, идею которых впервые предлагали в [4] в 2003 году. Принципиальнымотличием сигналов SEFDM является использование меньшего разноса между19поднесущими, чем в сигналах OFDM, где величина разноса определяется требованием ортогональности поднесущих.

Комплексная огибающая сигналовSEFDM x(t) может быть записана следующим образом:x(t ) N /21 k  n N /2Ck( n) a(t  kT )exp( j 2 nf (t  kT )) ,(1.3)где Δf = α/T – частотное разнесение соседних поднесущих частот, α – коэффициент частотного уплотнения поднесущих частот, α  (0, 1], для сигналов OFDMзначение α = 1.На рис.

1.4 представлены спектры поднесущих сигнала OFDM (при α = 1) исигнала SEFDM с коэффициентом частотного разнесения α = 0,5. Для обоих сигналов, количество поднесущих N = 8. Из этого рисунка видно, что полоса сиг-|S(f)||S(f)|нала SEFDM снижается в 2 раза по сравнению с полосой сигнала OFDM.Рис. 1.4. Спектр поднесущих сигнала OFDM (при α = 1) и сигнала SEFDM (при α = 0,5)Из рис. 1.4 очевидно, что в сигналах SEFDM появляется межсимвольная интерференция МСИ. Однако, чем меньше значения α, тем более глубокий уровеньМСИ.

Принципиальные схемы формирования и обработки сигналов SEFDMизображены на рис. 1.5. Из рис. 1.5 (а) можно видеть, что суть алгоритма формирования сигналов SEFDM заключается в том, что после выполнения ОДПФ от-20брасываются αNFFT отсчётов сигнала [5–6], что является отличием от формирования сигналов OFDM. В приёмной стороне, в параллельный поток, выходящийиз выхода последовательно-параллельного преобразователя, добавляются αNFFTнулей. Полученный результат поступает на блок ДПФ. В качестве демодуляторасигналов SEFDM, в [7–8] предлагали использовать модификации алгоритма полного перебора, высокая вычислительная сложность которых позволяет прини-x1x2y1xNFFTотбрасываются*M = (1 – α )NFFTNFFT - ДПФS/PNFFT - ОДПФxM+1yM0...(а)yn...0...(NFFT – N)/2y2xnxM...CN–10P/S0C0C1...S/Py0...QAMмодуляторx0...(NFFT – N)/20демодулятормать только сигналы с небольшим количеством поднесущих.0(б)Рис.

1.5. Принципиальная схема формирования сигналов SEFDMВ последующем исследовании сигналов SEFDM предлагали два новых метода формирования и обработки, позволяющие работать с большим количествомподнесущих [9]. Первым методом является разбиение множества всех поднесущих на подмножества с небольшим количеством поднесущих в каждом. Еслиинтерференция между поднесущими в разных подмножествах невелика, то возможно отдельно принимать каждое подмножество поднесущих.

Второй методзаключается в применении турбо эквалайзера для сигналов SEFDM со свёрточным кодированием. Демодуляция осуществляется в спектральной области с помощью вычислительно простого алгоритма. Несмотря на низкое качество такогодемодулятора, общий результат оказывается удовлетворительным за счёт итеративной обработки, включающей SISO (англ. Soft Input Soft Output – с мягкими21решениями на входе и на выходе) декодирование свёрточного кода. Вопросыпрактической реализации SEFDM представлены в [9–11].1.3. FBMC, GFDM, UFMCFBMC – многочастотныйфильтербанксигналов(англ.Filter-BankMulticarrier), который рассматривается для использования на физическом уровнесетей стандарта последующего поколения, является предложенной модификацией сигналов OFDM [12–14]. Традиционную OFDM схему можно считать частным случаем FBMC схемы с прямоугольным фильтром прототипа, дискретнаяимпульсная характеристика которого представлена согласно формуле (1.2).

Еслиотдельно рассмотрим каждую n-ую поднесущюю, формирующий сигнал x(t) может быть представлен следующим образом:N /21x(t ) n N /2где:xn (t ) Сk xn (t ) ,a (t  kT ) ,(n)knan (t )  a(t )e j 2 nt /T ,(1.4)(1.5)(1.6)Заметим, что выражение (1.5) является линейной свёрткой последовательности переданных символов с импульсной характеристикой an(t – kT).

В итоге,(1.1) можно переписать в таком видеx(t ) N /21 k  n N /2Ck(n)an (t  nT ) ,(1.7)На рис. 1.6 представлена структурная схема системы FBMC, которую тожеможно использовать в системе OFDM. Допустим канал является идеальным, тогда канальные символы Сk(n) могут быть приняты без ошибок если выполняетсяследующее условие ортогональности(n)(m)aTx(t  kT ), aRx(t  lT )   n,m k ,l ,где:22(1.8)a (t  kT ), a(n)Tx(m)Rx(t  lT ) a(n)Tx*( m )(t  kT )aRx(t  lT )dt ,(1.9)1, k  l , 0, k  l . k ,l  Ck(  N / 2)КаналaRx (t ) exp( j 2tf  N /21 )......Ck( N /2 1)Cˆ k(  N /2)aRx (t ) exp( j 2tf  N / 2 )aTx (t ) exp( j 2tf  N / 2 )Ck(  N / 21)aTx (t ) exp( j 2tf  N / 21 )(1.10)aRx (t ) exp( j 2tf N /21 )aTx (t ) exp( j 2tf N /21 )передатчикCˆ k(  N /21)Cˆ k( N /21)приёмникРис.

1.6. Структурная схема FBMCОднако, прямоугольный фильтр прототипа не обеспечивает отсутствиеМСИ в канале с замиранием. Семейство фильтров прототипа гарантирует низкийуровень МСИ. Импульсная характеристика таких фильтров может быть представлена в таком виде:L1a(t )  1  2 Ak cos(2l 1lt),LT(1.11)где коэффициенты Ak представлены в табл. 1.1.Таблица 1.1. Коэффициенты фильтра прототипа в спектральной областиLA0A1212/2310.911438410.971960A2A3--0.411438-2/20.235147На рис. 1.7 изображена импульсная характеристика для случая L = 4 во временной и спектральной областях.23Рис. 1.7.

Импульсная характеристика фильтра прототипаво временной и частотной областях для L = 4GFDM – сигнал с обобщенным частотным уплотнением (англ. GeneralizedFrequency Division Multiplexing) эффективно используется во фрагментированных полосах частот благодаря низкому уровню внеполосного излучения, позволяющему работать на распределённых ограниченных полосах [15–16].КольцеваяКонцеваяконструкция. . .ДобавлениеЦПЦФФ Nt.

. .ДобавлениеЦП. . .QAMсимволРазделениена поднесущихподнесущиеe j 2 kf0ЦФФ NtКольцеваяКонцеваяконструкцияЦФФ – цифровой формирующий фильтрк ЦАПe j 2 kf N 1Рис. 1.8. Структурная схема передатчика сигналов GFDMНа рис. 1.8 представлена структурная схема передатчика сигналов GFDM.Из рисунка видно, что передатчик сигналов GFDM аналогичен передатчику сигналов OFDM с частотами f0, f1, …, fN – 1, которые не должны быть смежными. Каки в системе OFDM, в системе GFDM используется циклический префикс, длинакоторого превосходит сумму от длин импульсных откликов передающего фильтра, канала и приёмного фильтра. Однако, в этой схеме используется технология,называемая концевой конструкцией в пользу уменьшения циклического префикса [15].

На рис. 1.9 представлен пример концевой конструкции символовFGDM: (а) – исходный символ GFDM с добавлением циклического префикса,24(б) – выделенная синяя часть соответствует удлинённой части блока символовGFDM, пропускающегося через канал, (в) – усечение концевой части и добавление её в начало ЦП для сохранения длины блока GFDM. Из анализа рис. 1.9 очевидно, что использование концевой конструкции приводит к увеличению скорости передачи символов GFDM.a)ЦПGFDM символыб)ЦПGFDM символыв)ЦПGFDM символыРис.

1.9. Концевая конструкцияВ системе GFDM используется один ЦП в одном блоке, что приводит к увеличению скорости передачи данных. На рис. 1.10 представлены структуры блоков данных в системах OFDM и GFDM. Как известно, в системе OFDM, ЦП передается после каждого символа. Из этого рисунка очевидно, что из-за уменьшения количества ЦП, скорость передачи символов в системе GFDM увеличиваетсяпо сравнению с системой OFDM.OFDMподнесущиеGFDMвремяЦПC0(2)C1(2)C2(2)C3(2)ЦПC0(1)C1(1)C2(1)C3(1)ЦПC0(0)C1(0)C2(0)C3(0)ЦПЦПC1(2)ЦПC2(2)ЦПC3(2)ЦПC0(2)C0(1)ЦПC1(1)ЦПC2(1)ЦПC3(1)ЦПC0(0)ЦПC1(0)ЦПC2(0)ЦПC3(0)Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации