ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2017, № 2 · РАДИОТЕХНИКА

Анализ эффективности использования алгоритмов оптимального приема OFDM сигналов в IP сетях с совместной динамической маршрутизацией

Е.А. Спирина1, С.В. Козлов1

1 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, Россия
Полный текст (PDF) УДК 621.396.49 EDN YHVIJP

Аннотация

Статья посвящена анализу особенностей использования алгоритмов оптимального приёма в IP сетях с совместной динамической маршрутизацией. В работе строится модель сигналов сети связи, рассматриваются варианты построения алгоритмов оптимального приёма, обосновывается использование алгоритмов оптимального измерения квадратурных компонент поднесущих OFDM сигналов при построении процедур приёма. Далее в статье делается вывод о достаточности применения гауссовской вероятностной модели для описания сигнально-помеховой обстановки в сетях с совместной динамической маршрутизацией, выводится правило выбора скоростей передачи данных в каналах связи сети, обеспечивающих требуемую вероятность ошибки. В работе также проводится сравнительный анализ дисперсий оценок квадратурных компонент поднесущих OFDM сигналов, получаемых с использованием алгоритма оптимального измерения по критерию минимума среднеквадратического отклонения и стандартного алгоритма приёма на основе быстрого преобразования Фурье. Показана независимость дисперсии оценок квадратурных компонент поднесущих OFDM сигналов от мощности внутрисистемных помех при использовании алгоритма их оптимального измерения и точно известных приёмнику частоты и времени прихода OFDM сигналов, что позволяет при отношении сигнал/шум в канале связи равном 30 дБ обеспечить сохранение максимальной скорости передачи данных на поднесущей, в то время как при использовании стандартного алгоритма приёма указанная скорость снижается более чем в 2 раза. В случае возможного отклонения частоты и времени прихода OFDM сигналов от значений, имеющихся на приёмном узле, алгоритм оптимального измерения обеспечивает выигрыш по сравнению со стандартным алгоритмом приёма только при малых значениях отклонений указанных величин.

  • ofdm
  • бпф
  • демодуляция
  • оптимальное измерение
  • критерий максимума правдоподобия
  • критерий минимума среднеквадратического отклонения
Abstract (in English)

The article contains the analysis of the optimal receiving algorithms usage features in IP networks with the collective dynamic routing. In this paper communication network signals model is built, optimal receiving algorithms composition variants are considered, the usage of quadrature component of the OFDM signals subcarriers optimal measurement algorithms in the composition of the receiving procedures is settled. Then the conclusion about the sufficiency of the Gaussian probabilistic models for describing signal-jamming environment in the network with collective dynamic routing is made and the data rate selection rule that provide required error probability is derived. The article also considers the comparative analysis of quadrature components estimation variance for the two different methods: the optimal measurement algorithm for OFDM signals subcarrier quadrature components which is based on the minimum standard deviation criterion and the standard one which is based on the fast Fourier transform. The following dependence is shown: intersystem interference power does not impact on on the variance of OFDM signals subcarrier quadrature components if we use the optimal measurement algorithm and receiver precisely known frequency and arrival time of OFDM signals, which allows to provide the maximum data rate on the subcarrier when the signal-to-noise ratio in the communication channel is equal to 30 dB and, while using a standard reception algorithm the specified speed is reduced more than in 2 times. If the frequency or the arrival time of OFDM signals deviates from the receiver’s values, the optimal measurement algorithm surpasses the standard FFT algorithm but only if deviation values are small.

Для цитирования

Спирина Е.А., Козлов С.В. Анализ эффективности использования алгоритмов оптимального приема OFDM сигналов в IP сетях с совместной динамической маршрутизацией // Журнал радиоэлектроники. – 2017. – № 2.

Литература

  1. Выборнов О.В., Измайлов А.М., Козлов С.В., Спирина Е.А. Тестирование ЭМС оборудования стандарта 802.11n фирмы InfiNet. // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2012. Т. 68. №4-2. С. 160-163.
  2. Спирина Е.А., Козлов С.В., Винтенкова Ю.С. Разработка единого алгоритма приема, планирования, оптимизации, адаптивного использования ресурсов и маршрутизации в сетях широкополосного радиодоступа // Нелинейный мир. 2014. Т. 12. №10. С. 9-12.
  3. Спирина Е.А. Оптимизация распределения информации в фиксированных сетях широкополосного радиодоступа с учётом внутрисистемных помех // Журнал радиоэлектроники. 2015. № 9. URL: http://jre.cplire.ru/jre/sep15/5/text.pdf.
  4. Спирина Е.А., Козлов С.В. Метод маршрутизации, обеспечивающий повышение пропускной способности IP сетей в условиях внутрисистемных помех // Журнал радиоэлектроники. 2015. №12 URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec15/3/text.pdf.
  5. Винтенкова Ю. С., Козлов С. В., Спирина Е. А. Анализ эффективности метода совместной динамической маршрутизации в сетях широкополосного радиодоступа с трафиком протоколов TCP, HTTP, FTP // Журнал радиоэлектроники. 2016. №1 URL: http://jre.cplire.ru/jre/jan16/3/text.pdf.
  6. Спирина Е.А. Оценка эффективности применения алгоритма оптимального измерения параметров OFDM сигналов // Журнал радиоэлектроники. 2016. № 9. URL: http://jre.cplire.ru/jre/sep16/1/text.pdf.
  7. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 653 с.
  8. Козлов С.В., Спирина Е.А., Фазылова Л.И. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2016663494. Программа для ЭВМ «Программа OFDM Receiver» - Заявка №2016661064; Зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 18.12.2016.
  9. IEEE Std 802.11nTM-2009. http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.11n-2009.pdf.