Уменьшение пик-фактора сигнала с OFDM методом ограничения пиков
Общая характеристика ключевых недостатков метода ограничения пиков. OFDM как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов. Знакомство с основными особенностями уменьшения пик-фактора сигнала с OFDM методом ограничения пиков.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.01.2019 |
| Размер файла | 846,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Уменьшение пик-фактора сигнала с OFDM методом ограничения пиков
В современном обозначении OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов. Данная технология была разработана Робертом Ченгом в 1970 году, но широкое применение получила лишь в начале XXI века.
Суть метода - деление передаваемого сигнала на N отдельных низкоскоростных подпотоков с большой длительностью передаваемых символов. Каждый подпоток модулируется и передаётся на своей ортогональной поднесущей. Причем ортогональность поднесущих позволяет на приёме выделить каждую поднесущую из суммарного сигнала даже в случае частичного перекрытия полос их спектров. В настоящие время технология OFDM применяется в следующих стандартах связи: IEEE 802.11, IEEE 802.20, IEEE 802.16 (WiMAX),IEEE 802.16e (Mobile WiMAX), WiBro, Flash-OFDM, LTE, MediaFLO, DVB, T-DMB, ADSL, ISDB-T, DRM, HIPERLAN/2, PLC HomePlug Av, WiBro [1]. Преимущества систем с OFDM:
• Способность противостоять сложным условиям в радиоканале, в первую очередь устранять межсимвольную интерференцию и бороться с узкополосными помехами;
• простая реализация методами цифровой обработки;
• возможность использования различных схем модуляции для разных поднесущих, что позволяет адаптироваться к условиям распространения сигнала и к различным требованиям к качеству принимаемого сигнала;
• возможность использования различных схем модуляции для разных поднесущих, что позволяет адаптироваться к условиям распространения сигнала и к различным требованиям к качеству принимаемого сигнала [2].
Недостатки систем с OFDM:
• Борьба с пик-фактором (ПФ или peak-to-average power ratio (PAR или PAPR)), который определяется как отношение максимальной (пиковой) мгновенной мощности сигнала к его средней мощности. В общем случае выражение для PAR имеет вид:
PAPR=,
Где MAX() - максимум по отсчетам дискретизированного сигнала, Sк - к-ый отсчет сигнала.
Также известно, что увеличение этого параметра негативно сказывается на сложности конструкции высокочастотного тракта от усилителей до антенны, ведет к снижению КПД высокочастотного оборудования, ведет к увеличению нелинейных искажений.
Как в зарубежной, так и в отечественной литературе по OFDM модуляции много написано о проблеме ПФ OFDM сигналов, но мало рассказывается о самих методах борьбы с ПФ. Чаще всего методы квалифицируют на 3 группы методов снижения ПФ в OFDM:
1) Блочное кодирование - использование основ комплементарных последовательностей Голея, методов добавления поднесущих, кодов Рида-Мюллера.
2) Амплитудное ограничение сигналов - ограничение пиков, клиппирование, компандирование, фильтрация.
3) Вероятностные методы - методы избранных отображений, расширение сигнальных созвездий, селективное сжатие и масштабирование, резервирование тональных сигналов [3].
В данной статье будет более подробно рассмотрены методы ограничения пиков, графики зависимости пик-фактора без изменений и с реализованным методом ограничения пиков.
Ключевым недостатком метода ограничения пиков является возможное внутриполосное и внеполосное излучение, иначе говоря, шум, так как происходит ограничение амплитуды сигналов, что не остается без последствий. Ограничение пиков - нелинейные преобразования, соответственно, при чрезмерном ограничении будет наблюдаться обратный эффект. Благодаря данному методу можно получить некоторый выигрыш и уменьшить значение пик-фактора сигнала.
Рис. 1. График зависимости соотношения сигнала к средней мощности, дБ, А - пик-фактор без ограничения пиков, Б - пик-фактор с ограничением пиков
Рис. 2. Спектр сигнала с 512 поднесущими на 1024 точки
сигнал ортогональный канал мультиплексирование
На графиках, смоделированных в MatLab, можно наглядно заметить выигрыш в ограниченном сигнале перед неограниченным сигналом с 512 поднесущими. Стоит отметить, что с увеличением количества поднесущих эффективность метода становится ниже и выигрыш становится незначительным.
Рис. 3. Неограниченный сигнал во временной области
Рис. 4. Ограниченный сигнал
Применение в системах связи технологии OFDM c использованием ограничения пиков, при заданных параметрах, позволило уменьшить значение пик-фактора на 1.1 дБ. Снижение пик-фактора OFDM позволит более широко использовать технологию OFDM в новейших системах связи, поможет упростить процесс взаимодействия с другими системами связи. Научно исследовательская работа выполнена в рамках выполнения магистерской диссертации, научный руководитель Майстренко В.А.
Список литературы
сигнал ортогональный канал мультиплексирование
1.OFDM. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/OFDM (дата обращения:
03.06.2017).
2.Шинаков Ю.С. Пик-фактор сигналов OFDM и нелинейные искажения в радиооборудовании систем беспроводного доступа. // Цифровая обработка сигналов, 2012. № 4. С. 60-64.
3.Макаров С.Б. Применение блочного кодирования для снижения пик-факторов сигналов с OFDM. Санкт-Петербург, 2009. 174 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Быстрое преобразование Фурье и особенности его применения в OFDM для формирования сигнала с множеством ортогональных несущих частот. Функции Виленкина-Крестенсона. Спектральный анализ в базисе ВКФ. Выигрыш в объеме вычислений, расчет его значений.
отчет по практике [863,8 K], добавлен 24.01.2012Часові характеристики сигналів з OFDM. Спектральні характеристики випадкової послідовності сигналів. Смуга займаних частот і спектральні маски. Моделі каналів розповсюдження OFDM-сигналів. Розробка імітаційної моделі. Оцінка завадостійкості радіотракту.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 07.10.2014Расчет параметров системы цикловой синхронизации и устройств дискретизации аналоговых сигналов. Исследование защищенности сигнала от помех квантования и ограничения, изучение операции кодирования, скремблирования цифрового сигнала и мультиплексирования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 31.05.2010Оценка моделей радиоканалов в системах доступа четвертого поколения. Основные методы оценки каналов в системах связи с использованием технологии OFDM-MIMO, их влияние на эффективность функционирования таких систем. Технология многоантенной передачи.
дипломная работа [10,0 M], добавлен 02.02.2016Анализ моделей радиоканалов в системах доступа четвертого поколения, способы их оценки. Методы оценки каналов в системах связи с использованием технологии OFDM–MIMO. Краткое описание технологии многоантенной передачи, ее достоинства и принципы работы.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 18.10.2015Схема цифрового канала связи. Расчет характеристик колоколообразного сигнала: полной энергии и ограничения практической ширины спектра. Аналитическая запись экспоненциального сигнала. Временная функция осциллирующего сигнала. Параметры цифрового сигнала.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.02.2013Сравнительные характеристики беспроводного соединения Wi-Fi и WiMAX, принцип работы данных систем. Целесообразность использования WiMAX как технологии доступа, отличия фиксированного и мобильного вариантов. Пользовательское оборудование и кодирование.
дипломная работа [11,5 M], добавлен 27.06.2012Принцип работы Wi-Fi. Излучение от мобильных устройств в момент передачи данных. Определения тактовой частоты для OFDM. Задача на определение объёма сигнала, создаваемого симфоническим оркестром. Устройство и принцип работы панели плазменного телевизора.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 12.08.2014Изучение структурной схемы подвижной станции. Основные принципы формирования сигнала мобильной станции системы с кодовым разделением каналов. Проведение анализа оценки энергетического выигрыша при автоматическом регулировании мощности передатчиков.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 02.05.2012Выбор частоты дискретизации первичного сигнала и типа линейного кода сигнала ЦСП. Расчет количества разрядов в кодовом слове. Расчет защищенности от шумов квантования для широкополосного и узкополосного сигнала. Структурная схема линейного регенератора.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 05.01.2013Виды модуляций, применяемых в системах с частотным разделением каналов: амплитудная, частотная и фазовая. Характеристики группового тракта, причины появления переходных и перекрестных искажений. Телеметрические стандарты и выбор поднесущих частот.
курсовая работа [452,5 K], добавлен 18.03.2011Методика определения структуры и элементов многоканальной системы передачи с частотным разделением каналов. Виртуальная и реальная частота. Система передачи плезиохронной иерархии. Синхронные транспортные модули. Диаграммы помехозащищенности сигнала.
контрольная работа [277,8 K], добавлен 21.01.2014Перспективы мобильности беспроводных сетей связи. Диапазон частот радиосвязи. Возможности и ограничения телевизионных каналов. Расчет принимаемого антенной сигнала. Многоканальные системы радиосвязи. Структурные схемы радиопередатчика и приемника.
презентация [2,9 M], добавлен 20.10.2014Расчет спектральных характеристик сигнала. Определение практической ширины спектра сигнала. Расчет интервала дискретизации сигнала и разрядности кода. Определение автокорреляционной функции сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии белого шума.
курсовая работа [356,9 K], добавлен 07.02.2013Проблемы и области применения беспроводных локальных сетей. Физические уровни и топологии локальных сетей стандарта 802.11. Улучшенное кодирование OFDM и сдвоенные частотные каналы. Преимущества применения техники MIMO (множественные входы и выходы).
контрольная работа [369,9 K], добавлен 19.01.2014Застосування OFDM сигналу на фізичному рівні мережі WIMAX. Введення станції користувачів в систему і ініціалізація. Виділення часу на можливість передачі. Пряме виправлення помилок. Методи боротьби із завмираннями. Адаптивна модуляція і Кодова залежність.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 28.01.2015Изображение спектров на входе и выходе аппаратуры формирования первичной группы каналов ТЧ. Выбор частоты дискретизации первичного сигнала, спектр которого ограничен частотами. Расчет спектра сигнала на выходе дискретизатора. Тактовая частота ИКМ сигнала.
контрольная работа [870,6 K], добавлен 05.04.2011Расчет спектра и энергетических характеристик сигнала. Определение интервалов дискретизации и квантования сигнала. Расчет разрядности кода. Исследование характеристик кодового и модулированного сигнала. Расчет вероятности ошибки в канале с помехами.
курсовая работа [751,9 K], добавлен 07.02.2013Цифровой опорный генератор на линии задержки с отводами. Ограничения в применении схемы при высокой частоте входного сигнала, вследствие ограниченного быстродействия элементной базы. Схемы опорных генераторов, расширяющие частотный диапазон применения.
реферат [172,3 K], добавлен 21.01.2009Структурная схема измерительной системы с временным разделением каналов. Порядок расчета параметров коммуникатора каналов информационно-измерительной системы с временным разделением каналов. Расчет длительности и погрешности неидентичности каналов.
контрольная работа [424,3 K], добавлен 23.01.2014
