Автореферат (1143831)

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

Текст из файла

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательномучреждении высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университетПетра Великого».Научный руководитель:Рашич Андрей Валерьевич кандидаттехнических наукОфициальные оппоненты:Сиверс Мстислав Аркадьевич, доктор техническихнаук, профессор кафедры радиосвязи и вещания,ФГБОУ ВО «СанктПетербургский государственныйуниверситет телекоммуникаций им. проф. М.А.БончБруевича», г.

Санкт-Петербург.Пшеничников Александр Викторович, кандидаттехнических наук, докторант кафедры радиосвязи,ФГКВОУ ВО «Военная академия связи имениМаршала Советского Союза СМ. Буденного», г. СанктПетербург.Ведущая организация:ФГАОУво«Санкт-Петербургскийгосударственныйэлектротехническийуниверситет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова(Ленина)», г. Санкт-Петербург,Защита состоится 18 декабря 2018 года в 16.00 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.229.Ol при ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственныйполитехнический университет Петра Великого» по адресу: 195251, г.

Санкт-Петербург, ул.Политехническая, д. 29, учебный корпус 4, аудитория 305.С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГАОУ ВО«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Петра Великого» ина сайте университета www.spbstu.ru.Автореферат разослан «» октября 2018 года.УченыйсекретарьКоротковАлександрСтаниславовичдиссертационного советад.т.н., профессор2Общая характеристика работыАктуальность темыСигналы с ортогональным частотным уплотнением – Orthogonal Frequency DevisionMultiplexing, OFDM – в настоящее время широко применяются в таких системах, как Wi-Fi,WiMAX, LTE, DVB-T2, DAB, DRM, в нисходящем канале 4G LTE и т.д. благодаряповышенной помехоустойчивости приема в каналах с многолучевым распространением.Однако в связи с высокой загруженностью частотного ресурса для беспроводныхтелекоммуникационных систем актуализировалась задача повышения спектральнойэффективности таких сигналов.

Поэтому в настоящее время ведутся активные исследованиясистем сигналов для сетей связи пятого поколения (5G). В качестве перспективнойальтернативы OFDM в этих сетях рассматриваются многочастотные сигналы снеортогональным частотным уплотнением – Spectrally Efficient Frequency DevisionMultiplexing, SEFDM – разновидность FTN-сигналов (Faster-Than-Nyquist). Такие сигналыформируются из ортогональных сигналов путем уменьшения разноса между поднесущимичастотами в 1/α, где α – коэффициент частотного уплотнения поднесущих частот, тем самымзначительно повышая спектральную эффективность.Общим недостатком как OFDM-, так и SEFDM-сигналов является высокий пик-фактори, как следствие, значительное недоиспользование выходных усилителей по мощности.

Впортативных приемо-передающих устройствах высокое значение пик-фактора (5–10 дБ)вызывает ограничение по амплитуде сигнала на выходе передатчика и, как следствие,увеличение уровня внеполосных излучений. Алгоритмы снижения пик-фактора описываютсяв работах в работах M. Rodrigues, I. Darwazeh, D. Li, I. Kanaras, С. В. Завьялова,Д.К. Фадеева, S. Ahmed и др.

На сегодняшний день пик-фактор OFDM-сигналов хорошоизучен, предложено большое количество различных методов для его снижения. Однако этиметоды имеют либо большую вычислительную сложность, либо мало эффективны для числаподнесущих частот, большего 200.Пик-фактор SEFDM-сигналов в существующих работах рассмотрен в ограниченномобъеме: отсутствует анализ пик-фактора SEFDM-сигналов в зависимости от коэффициентауплотнения для используемых в современных беспроводных широкополосных системахметодов манипуляции и количества поднесущих. Кроме того, в существующих работах нерассмотрены «тонкие» особенности SEFDM-сигналов, связанные с их формированием иприемом.Пик-фактор многочастотного сигнала является случайной величиной, его значенияменяются в зависимости от конкретных значений модуляционных символов поднесущих,которые применяются в данном символе.

Возможны комбинации модуляционных символов,когда все или почти все поднесущие складываются синфазно в какой-либо момент времени,что приводит к чрезвычайно высокому значению пик-фактора (десятки дБ). Также возможныкомбинации модуляционных символов, когда пик-фактор символа будет относительнонизким. Тем не менее, вероятность таких событий крайне невысока, а большая частьзначений пик-фактора близка к выборочному среднему. С другой стороны, количестворазличных комбинаций модуляционных символов является степенной функцией от числаподнесущих и при их большом количестве (более 100) перебор всех возможных символовдля расчета среднего значения пик-фактора за приемлемое для получения результатовмоделирования время невозможно на современной элементной базе.Кроме того, при разработке различных методов снижения пик-фактора его расчетвыполняется непосредственно по временным отсчетам символа на исходной частотедискретизации.

Но пик-фактор непрерывного сигнала, восстановленного из этих отсчетовбудет отличаться от пик-фактора, посчитанного по отсчетам. Как показано в настоящейработе отклонение может составлять до 1 дБ, что может делать результаты анализасуществующих или новых алгоритмов снижения пик-фактора некорректными.3Это значит, что при сравнении различных методов снижения пик-фактора, а также прианализе пик-фактора многочастотных сигналов совместно с усилителями мощности важнокорректно рассчитывать значения пик-фактора относительно простыми с вычислительнойточки зрения методами.Особый интерес для снижения пик-фактора SEFDM-сигналов представляет классметодов, не требующих передачи сторонней информации.

К ним относится методрезервирования поднесущих Tone Reservation, основанный на расширении спектра путемдобавления поднесущих с комплексными амплитудами, обеспечивающими снижение пикфактора (1,5-2 дБ). Данный метод не требует передачи сторонней информации приемнику опроизведенных операциях; добавленные поднесущие в общем случае на приемеигнорируются. Серьезным недостатком этого метода является его значительнаявычислительная сложность для случая большого числа поднесущих в сигнале,обусловленная необходимостью большого числа итераций при переборе комбинацийкомплексных амплитуд и поиске наилучшей, которая дает наибольшее снижение пикфактора.Таким образом, актуальной является проблема анализа величины пик-факторамногочастотных сигналов с ортогональным и неортогональным частотным уплотнением иего снижения при большом числе поднесущих (порядка 100-10000).Объектом исследования в работе являются сигналы с неортогональным частотнымуплотнением (SEFDM-сигналы) и методы снижения их пик-фактора.Предметом исследования является величина пик-фактора SEFDM-сигналов вбеспроводных системах передачи данных при заданных методах модуляции, количествеподнесущих и коэффициенте уплотнения.Целью работы является снижение пик-фактора неортогональных многочастотныхсигналов путем применения распределенных по частоте корректирующих поднесущих приколичестве поднесущих частот в сигнале порядков 102…104.Для достижения данной цели в работе поставлены следующие задачи:1.

Разработка методики расчета пик-фактора неортогональных многочастотныхсигналов при различных коэффициентах уплотнения и количестве поднесущих частот всигнале порядков 102…104.2. Анализ вероятностных характеристик пик-фактора.3. Разработка метода снижения пик-фактора неортогональных многочастотныхсигналов путем добавления распределенных по частоте корректирующих поднесущих.Разработка структурных схем формирования и приема неортогональных многочастотныхсигналов с пониженным значением пик-фактора.4. Реализация формирователя неортогональных многочастотных сигналов спониженным значением пик-фактора с применением программируемых логическихинтегральных схем.5. Экспериментальное исследование разработанного метода снижения пик-факторанеортогональных многочастотных сигналов.Методы исследованийВ ходе исследований использовались методы теории вероятностей, математическойстатистики, теории потенциальной помехоустойчивости, теории случайных процессов,спектрального анализа, методов вычислительной математики и программирования.Имитационное моделирование выполнено с использованием пакетов MatLab и MSVisual Studio.

Экспериментальные исследования проводились на базе аппаратуры Agilent.Научная новизна результатов диссертационной работы1. Впервые предложен и разработан метод снижения пик-фактора неортогональныхмногочастотных сигналов на основе добавления распределенных по частотекорректирующих поднесущих при сохранении помехоустойчивости приема.42. Впервые разработана методика расчета выборочного среднего и дисперсии пикфактора неортогональных многочастотных сигналов на основе повышенной частотыдискретизации и ограниченной выборки.3. Получены зависимости величины выборочных среднего пик-фактора и дисперсиинеортогональных многочастотных сигналов от коэффициента передискретизации и объемавыборки.4.

Получены зависимости величины выборочных среднего пик-фактора и дисперсиинеортогональных многочастотных сигналов от коэффициента уплотнения, методаманипуляции поднесущих, количества поднесущих.5. Показана применимость разработанных методики расчета пик-фактора и методаснижения пик-фактора к многочастотным сигналам с ортогональным частотнымуплотнением (OFDM).Положения, выносимые на защиту1. При расчете пик-фактора многочастотных сигналов при числе поднесущих до 32000,методах модуляции ФМ-2, КАМ-4, КАМ-16, КАМ-64 и коэффициентах частотногоуплотнения от 1 до 0,5 коэффициенты передискретизации К и размер выборки Nexp должныбыть выбраны равными 4 и 103 соответственно для обеспечения точности расчета пикфактора не хуже 0,5 дБ.2.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации