Диссертация (1143832), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Сигнал Wi-Fi-ag, NFFT = 128,Таблица 2.4. Сигнал Wi-Fi-n, NFFT = 128,Nused = 52Nused = 114МетодманипуляцииФМ-2ФМ-4КАМ-16КАМ-6451αE(П)D(П)0,504,610,75МетодαE(П)D(П)1,380,504,851,394,691,670,754,931,580,884,681,640,884,921,560,944,681,620,944,921,561,004,671,561,004,921,540,504,491,150,504,781,330,754,931,320,755,191,410,885,101,390,885,341,450,945,181,410,945,421,491,005,251,421,005,491,500,504,461,130,504,761,290,754,901,280,755,161,380,885,071,350,885,311,390,945,151,370,945,381,411,005,221,391,005,451,430,504,461,110,504,751,250,754,891,260,755,161,360,885,061,300,885,321,380,945,131,320,945,391,401,005,201,341,005,461,43манипуляцииФМ-2ФМ-4КАМ-16КАМ-64Таблица 2.5.
Сигнал WiMAX, NFFT = 1024,Таблица 2.6. Сигнал LTE, NFFT = 2048,Nused = 865Nused = 1201МетодманипуляцииФМ-2ФМ-4КАМ-16КАМ-64αE(П)D(П)0,506,850,75МетодαE(П)D(П)1,610,507,521,636,871,670,757,541,670,886,871,660,887,541,670,946,871,660,947,541,671,006,871,651,007,541,670,506,821,570,507,501,630,757,241,590,757,901,630,887,391,600,888,061,610,947,461,600,948,121,601,007,521,601,008,191,610,506,821,550,507,461,600,757,231,570,757,881,600,887,381,580,888,041,620,947,451,590,948,111,621,007,521,601,008,181,610,506,811,550,507,481,550,757,231,580,757,891,580,887,381,590,888,041,600,947,451,600,948,121,601,007,511,601,008,181,61манипуляцииФМ-2ФМ-4КАМ-16КАМ-6452Таблица 2.7.
Сигнал DVB-T2, NFFT = 32768, Nused = 27841МетодманипуляцииФМ-2ФМ-4КАМ-16КАМ-64αE(П)D(П)0,5010,291,700,7510,301,700,8810,301,700,9410,301,701,0010,301,700,5010,281,660,7510,681,690,8810,841,710,9410,921,721,0010,981,700,5010,251,600,7510,671,630,8810,821,640,9410,891,661,0010,951,660,5010,251,580,7510,671,550,8810,821,560,9410,901,571,0010,961,56.2.6.
Выборочное среднее многочастотных сигналов. Результатыимитационного моделированияКак было замечено выше, при увеличении количества поднесущих происходит рост величины пик-фактора многочастотного сигнала независимо от способа манипуляции и коэффициента уплотнения. На рис. 2.16, 2.17 представленызависимости выборочного среднего пик-фактора от коэффициента уплотнения ичисла поднесущих в сигнале для методов манипуляции ФМ-2 и КАМ-64. По оси53абсцисс отложены значения коэффициентов уплотнения α, по оси ординат – значения пик-фактора П SEFDM-сигнала.
Из рис. 2.16 видно, что для сигналов сФМ-2 средняя величина пик-фактора постоянна не меняется в зависимости отколичества поднесущих для любых коэффициентов уплотнения в пределах [0,5;1]. На рис. 2.17 средняя величина пик-фактора для сигналов с КАМ-64 увеличивается при росте α (на 0,5 для N = 32768). На обоих рисунках рассматривалисьследующие значения коэффициентов уплотнения: 1/2, 3/4, 7/8, 15/16, 1. На рис.2.16 и 2.17 N – количество поднесущих, размерность ОБПФ превышает количество поднесущих в четыре раза. Вид характеристик для ФМ-4 и КАМ-16 схож свидом характеристик для КАМ-64. поэтому они приведены не были.Рис. 2.16.
Зависимости пик-фактора SEFDM-сигнала от коэффициентов уплотнения для различного количества поднесущих для сигналов с ФМ-254Рис. 2.17. Зависимости пик-фактора SEFDM-сигнала от коэффициентов уплотнения для различного количества поднесущих для сигналов с КАМ-64На рис. 2.18 и 2.19 представлены зависимости выборочного среднего пикфактора SEFDM-сигнала от количества поднесущих для различных значений коэффициента уплотнения α для сигналов с ФМ-2 и с КАМ-64 соответственно.
Пооси абсцисс отложены значения количества поднесущих частот N в логарифмическом масштабе (логарифм по основанию 2), а по оси ординат – значения выборочного среднего пик-фактора П SEFDM-сигнала. Для случая с ФМ-2 пик-фактор не зависит от коэффициента уплотнения при увеличении количества поднесущих частот (для ФМ-4, КАМ-16 и КАМ-64 присутствует слабо выраженнаязависимость). Рис. 2.16-2.19 можно объединить в один трехмерный график, добавив дополнительные методы манипуляции (рис. 2.20). На рис.
2.20 по оси абсцисс отложены значения частотного уплотнения α, по оси ординат – количествоподнесущих N, по оси аппликат – значения пик-фактора Π.Из приведенных зависимостей видно, что выборочное среднее пик-фактора многочастотных сигналов практически не зависит от коэффициента уплотнения для разного количества поднесущих, что говорит об отсутствии дополнительного энергетического проигрыша при переходе от OFDM-сигналов кSEFDM-сигналам, обусловленного увеличением пик-фактора (как может бытьпри переходе от прямоугольных огибающих к гладким).55Рис.
2.18. Зависимости пик-фактора SEFDM-сигнала от количества поднесущихдля различных значений коэффициента уплотнения для сигналов с ФМ-2Рис. 2.19. Зависимости пик-фактора SEFDM-сигнала от количества поднесущихдля различных значений коэффициента уплотнения для сигналов с КАМ-6456Рис. 2.20. Зависимости пик-фактора SEFDM-сигнала от количества поднесущихи различных значений коэффициента уплотнения для сигналов с ФМ-2, ФМ-4,КАМ-16 и КАМ-642.7.
Выводы по разделу 01. Разработана методика расчета пик-фактора SEFDM-сигналов при различных коэффициентах уплотнения и количестве поднесущих. Показано, что коэффициенты передискретизации К и размер выборки Nexp должны быть выбраныравными 4 и 103 соответственно.2. Показано, что независимо от способа модуляции (КАМ-4, КАМ-16,КАМ-64) и числа поднесущих (от 5 до 27841) повышение размерности ОБПФ в4 раза позволяет уточнить результат расчета среднего пик-фактора на ~0.5 дБ дляOFDM-сигналов и на ~1 дБ для SEFDM-сигналов с коэффициентом уплотнения1/2. Дальнейшее увеличение частоты дискретизации существенного увеличенияточности не дает.
Повышение точности расчетов достигается ценой повышениявычислительной сложности.3. Разработана имитационная модель в среде Matlab для анализа выборочных среднего и дисперсии пик-фактора FDM-сигналов при различном количестве поднесущих коэффициентах уплотнения и способах модуляции. Расчет пикфактора выполняется на повышенной частоте дискретизации.574. Основное влияние на величину пик-фактора многочастотных сигналовоказывает количество поднесущих. При увеличении числа поднесущих от 8 до32000 пик-фактор сигнала увеличивается с 2 дБ до 12 дБ.5. Показано, что при снижении коэффициента уплотнения от 1 до 0,5 пикфактор многочастотных сигналов снижается на ~0,7 дБ.6.
Метод модуляции (ФМ-2, ФМ-4, КАМ-16 и КАМ-64) не оказывает влияние на пик-фактор многочастотных сигналов.583. Снижение пик-фактора многочастотных сигналовЗначительное снижение вычислительной сложности в TR возможно достичь благодаря формированию эквивалентных SEFDM-символов со случайными комплексными амплитудами. Очевидно, что в данном случае вычислительная сложность метода уже будет линейно зависеть от числа формируемыхэквивалентных SEFDM-символов. Например, если число реализаций равно U, топотребуется UNFFTlog2NFFT операций.3.1. Описание разработанного метода снижения пик-фактораНапомним, что пик-фактор Π многочастотного сигнала – это отношениесамой большой (пиковой) мощности Pmax дискретного сигнала {sn }nL10 к его средней мощности Pср.
Пик-фактор рассчитывается на длительности одного FDMсимвола:{sn2 }Pmax nmax1 L1 20,, L 1П, Pср sn .PсрPсрL n 0(0.1)Пик-фактор многочастотного сигнала является случайной величиной ипрактический смысл имеют его выборочное среднее и дисперсия.В основе метода снижения пик-фактора, предлагаемого в настоящей работе, лежит метод TR (п.
1.3.4). В предлагаемом методе к SEFDM-символу в частотной области добавляются корректирующие поднесущие, комплексные амплитуды которых выбираются таким образом, чтобы снизить пик-фактор. Следствием этого является расширение занимаемой полосы частот на NresΔf, Nres –число добавленных корректирующих поднесущих (рис. 3.1).59OFDMSEFDM срезервированнымиподнесущимиSEFDM|S( f )|NresΔf/2fNresΔf/2Рис. 3.1. Схематичное представление увеличения занимаемой полосы частотпри добавлении корректирующих поднесущихFDM-сигнал с корректирующими поднесущими по обеим сторонам от информационных поднесущих может быть записан как сумма (1.3) и компонентыsnres :snred sn snres ,resns N /21k ( N N res )/2reskC ej 2 kn / N full(3.2)( N N res )/21k N /2Ckresej 2 kn / N full,(3.3)Tresгде {Cres( N Nres )/2 , ..., CresN /21, CNres/2 , ..., C(res– вектор комплексных амN Nres )/21} Cплитуд корректирующих поднесущих, Nres – их количество, N – количество информационных поднесущих.
Заметим, что Nfull должно быть больше, чемN + 2Nres. Поднесущие, используемые в качестве защитного интервала, должныбыть равны {C N full /2 ,, C ( N Nres )/2 ; C( N Nres )/21 ,, CN full /21}T 0 . Ckres – комплексныеамплитуды используемого канального алфавита.Блок-схема добавления корректирующих поднесущих, описываемая (3.2)и (3.3), представлена на рис. 3.2.60fНачалоCNFFT SEFDMмодуляторsredssКонецresfРис.
3.2. Блок-схема добавления корректирующих поднесущих по обеим сторонам от информационныхОтметим, что snres может содержать ненулевые элементы на любых позициях, для чего достаточно в (3.3) изменить индексы суммирования.В разработанном алгоритме снижение пик-фактора для каждого многочастотного символа достигается путем генерирования некоторого числа случайныхвекторов Cres. Вектор Cres, обеспечивающий самое высокое снижение пик-фактора, используется в передаваемом многочастотном символе.
При этом для хранения векторов sres требуется дополнительная память.Основным недостатком такого алгоритма является его большая вычислительная сложность. Для значительного (<~ 1дБ) снижения пик-фактора требуетсярассчитывать десятки или сотни значений пик-фактора для каждого передаваемого многочастотного символа. Каждый i-й расчет пик-фактора включает в себярасчет NFFT-ОБПФ, значения Pmax и Pср; I – общее число итераций этих расчетов.Блок-схема такого алгоритма представлена на рис. 3.3.Прием SEFDM-сигналов с пониженным значением пик-фактора ничем неотличается от приема классических SEFDM-сигналов (рис.
3.4).61CN/2–10snN точечное ОБПФ...... ... ......sLCN/2–1...S/P...CksL–1P/Ss0C–N/2...0...0NGI_rightsN FFT 10...NGI_left0...NGI_right...0CkresN точечное ОБПФ...... ... ...sL...S/PCksL–1...Ck...C–N/2sN FFT 1snОтбрасываниеsni-й расчетПi-я строкапамяти+sresВыбор символа сминимальным Пsres{minП}ПовторениеI разОтбрасывание0P/Ss0...NGI_left0Рис. 3.3. Структурная схема формирователя SEFDM-сигналов с пониженнымRmrL–10...0...N–LN точечное БПФ...
... ... ...S/PR N /2...rn...rnRN /21RN FFT /21Cˆ N /2Cˆ kCˆP/SR N FFT /2r0Демодулятор SEFDM... ...значением пик-фактораCˆ kN /21SIC, BCJR,сферическийдекодерРис. 3.4. Структурная схема приемника SEFDM-сигналов с пониженным значением пик-фактора62Если согласно формулам (3.2) и (3.3) корректирующие поднесущие располагаются по обеим сторонам от информационных в частотной области, как показано на рис. 3.5а, то в предлашаемом алгоритме предлагается чередование информационных поднесущих и корректирующих, как показано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
