Введение
1. PAPR (ОТНОШЕНИЕ ПИКОВОЙ МОЩНОСТИ К СРЕДНЕЙ
МОЩНОСТИ СИГНАЛА) 6
1.1. Метод расчета и значение для техники параметра PAPR 6
1.2. Обзор существующих методов снижения пик-фактора 10
2. ОБЗОР МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ КАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С
ОРТОГАНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ 13
2.1. Формирование сигналов с ортоганальным частотным уплотнением
(OFDM) 13
2.2. Формирование оптимальных канальных сигналов с частотным
уплотнением 23
3. СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ ДЛЯ
МОДЕЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО ВИДА ОРТОГАНАЛЬНОГО ЧАСТОТНОГО УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА PAPR 31
3.1. Алгоритм формирования собственных векторов 31
3.2. Расчет PAPR различных видов сигналов 35
3.3. Сравнение значения PAPR для OFDM сигналов и на базисе собственных
векторов 37
3.4. Сравнение значения PAPR для сигналов на базисе собственных векторов
с амплитудным ограничением и без него 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
Современное сообщество беспроводной связи сталкивается с проблемами пропускной способности в беспроводных сетях передачи информации. Требования к пропускной способности неуклонно растут, а на ряду с ними растут и требования к производительности систем. В сетях беспроводного широкополосного доступа применяются сигналы с ортогональным частотным мультиплексированием, которые обеспечивает высокую помехоустойчивость приема в условиях межсимвольной интерференции. Эти многочастотные сигналы широко применяются в цифровых системах передачи данных WiFi, WiMAX и т.д.[1, 2, 3]. При всем при этом частотный диапазон все также остается ограниченным, данная проблема наиболее ярко выражена в РФ. Поэтому развитие сетей беспроводного широкополосного доступа происходит в направлении увеличения скорости передачи данных и повышения спектральной эффективности; повышению требований к качеству передачи сообщений.
В сетях беспроводного широкополосного доступа, где используются сигналы с ортогональным частотным мультиплексированием [4, 3, 6], применяются известные методы манипуляции (фазовая и многопозиционная фазовая, амплитудно-фазовая и др.) Использование таких методов манипуляции предполагает такую структуру сигналов, когда на каждой поднесущей частоте применяется прямоугольная форма вещественной огибающей. Практическое удобство применения известных методов манипуляции заключается в том, что при формировании сигналов с OFDM можно использовать обратное быстрое преобразование Фурье [4, 5]. При приеме таких сигналов реализуется алгоритм быстрого преобразования Фурье и обеспечивается когерентная обработка сообщений. Тем самым достигается практически потенциальная помехоустойчивость приема сигналов.
Усилители мощности это основные компоненты в современных системах беспроводной передачи информации. Они служат для генерации уровня мощности сигнала, необходимого для преодоления пути между передатчиком и приемником. В идеальном случае усилители должны иметь линейную характеристику. Однако на практике все усилители имеют нелинейные участки характеристик, при прохождении сигнала через которые генерируются нелинейные искажения (комбинационные составляющие), которым особенно подвержены сигналы с переменной огибающей.
Одной из причин, почему нелинейности усилителя необходимо серьезно рассматривать являются высокие пики мощности OFDM сигнала, что иногда делает использование усилителя не эффективным. Поэтому важно рассматривать параметр отношения пиковой мощности сигнала к его средней мощности на интервале передачи, который называется PAPR (Peak to Average Power Ratio). Чем меньше значение PAPR, тем эффективнее передатчик расходует проводимую к нему электрическую энергию (имеет более высокий КПД) и тем меньше происходит искажение сигнала.
Целью данной работы является исследование методов понижения PAPR различных видов сигналов в системах цифровой связи. Для выполнения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать программно-алгоритмическую поддержку по формированию канальных сигналов и рассчитать параметр PAPR;
2. Смоделировать канальные сигналы с уплотнением на основе обратного быстрого преобразования Фурье и на основе собственных векторов субполосных матриц;
3. Смоделировать метод понижения PAPR, основанный на
амплитудном ограничении сигнала;
4. Рассчитать значение PAPR для моделированных сигналов и сравнить полученные результаты
В первом разделе работы представлены сведения о важном параметре сигналов как PAPR. Описаны методы расчета и значение для техники этого параметра. Центральное место в этом разделе отведено обзору существующих методов снижения пик-фактора сигнала.
Во втором разделе дипломной работы рассматриваются методы формирования канальных сигналов с ортогональным частотным уплотнением.
В третьем разделе проводились разработка программно-алгоритмической поддержки для моделей различного вида ортогонального частотного уплотнения для расчета PAPR. Были проведены эксперименты на основе сравнения значения PAPR для OFDM сигналов и на базисе собственных векторов. Как показали результаты - сигнал на основе собственных векторов субполосных матриц имеет меньшее значение PAPR при одинаковой скорости формирования сигнала.
Второй этап вычислительных экспериментов посвящен исследованию и сравнительному анализу метода амплитудного ограничения сигнала. При амплитудном ограничении базиса параметр PAPR увеличивается, при этом падает ортогональность, в следствии снижается и помехоустойчивость. Итоговый сигнал имеет наименьшее значение PAPR, но при этом содержит высокую вероятность ошибки при передаче сигнала.
Учитывая выше изложенное можно сказать, что метод ограничения амплитуды не является лучшим способом уменьшения параметра PAPR для сигналов на основе собственных векторов субполосной матрицы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
