ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2022, № 8 · РАДИОТЕХНИКА

Исследование вероятностных характеристик приема OFDM-сигнальных конструкций при многолучевом распространении и наличии сосредоточенных по спектру помех

Л.Е. Назаров1

1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2022.8.1 УДК 621.391.01 EDN JKQFQI

Аннотация

Приведены результаты исследований помехоустойчивости сигнальных конструкций на основе сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием (orthogonal frequency division multiplexing - OFDM-сигналы) при их многолучевом распространении и при наличии аддитивных сосредоточенных по спектру помех (ССП). Показано, что алгоритмы приема этих сигнальных конструкций основаны на компенсации ССП, суть которой - нелинейная обработка входных реализаций путем ограничения или выключения спектральных составляющих с весовой обработкой входных реализаций. Произведен анализ помехоустойчивости для ряда исследуемых сигнальных конструкций с вариацией их базы с использованием низкоплотностного помехоустойчивого кода с кодовой скоростью 1/2 и с применением весового окна Кайзера. Показано, что наиболее эффективной является нелинейная обработка с режимом выключения спектральных составляющих - энергетический выигрыш при применении режима выключения достигает 1.5 дБ по отношению к режиму ограничения. Показано также, что по отношению к каналу с аддитивным белым гауссовским шумом энергетические потери при наличии ССП для сигнальных конструкций с базой 9 дБ не превышают 3.85 дБ, в то время как теоретическая оценка требуемой базы сигналов для организации надежной передачи информации по данному каналу превышает 20 дБ.

  • OFDM-сигналы
  • многолучевое распространение
  • сосредоточенные по спектру помехи
  • компенсация помех
Abstract (in English)

Investigation of probabilistic characteristics of receiving OFDM-signal structures for multipath propagation and presence of concentrated interference spectrum

The results of noise immunity studies of signal structures based on signals with orthogonal frequency multiplexing (OFDM signals) for multipath propagation and in the presence of additive spectrum-focused interference (SFI) are presented. It has been shown that the algorithms for receiving these signal constructs are based on SFI compensation, the essence of which is non-linear processing of input implementations by limiting or switching off spectral components with weight processing of input implementations. Noise immunity analysis was carried out for a number of investigated signal structures with variation of their base using a low-density noise immunity code with a code rate of 1/2 and using a Kaiser weight window. It is shown that the most efficient is nonlinear processing with the mode of switching off the spectral components - the energy gain when applying the mode of switching off reaches 1.5 dB in relation to the mode of limitation. It is also shown that with respect to the channel with additive white Gaussian noise energy losses in the presence of SFI for signal structures with a base of 9 dB do not exceed 3.85 dB while the theoretical estimate of the required signal base for reliable information transmission on this channel exceeds 20 dB.

Для цитирования

Назаров Л.Е. Исследование вероятностных характеристик приема OFDM-сигнальных конструкций при многолучевом распространении и наличии сосредоточенных по спектру помех // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.1

Литература

  1. Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б., Шлома А.М., Шумов А.П. Технология OFDM. Москва, Горячая линия-Телеком. 2016. 280 с.
  2. Schulze H., Luders C. Theory and Application of OFDM and CDMA. Wideband Wireless Communications. A John Wiley & Sons Ltd. England. 2005. 421 p.
  3. Liu H., Li G. OFDM-Based Broadband Wireless Networks. A John Wiley & Sons. New Jersey. 2005. 251 p.
  4. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Москва, Издательский дом "Вильямс". 2003. 1104 с.
  5. Darsena D., Verde F. Successive NBI cancellation using soft decision for OFDM systems. IEEE Signal Processing Letters. 2008. №15. P.873-876.
  6. Gomaa A., Al-Dhahir N. A Sparsity-Aware Approach for NBI Estimation in MIMO-OFDM. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2011. №6. V.10. P.1854-1862.
  7. Darsena D., Gelli G., Verde F. Perfect symbol recovery and NBI suppression in MIMO-OFDM systems. Electronics Letters. 2014. №3. V.50. P.225-227.
  8. Altous H., Barhumi I., Al-Dhahir N. Narrow-band Interference Mitigation Using Compressive Sensing for AF-OFDM Systems. 12-th IEEE International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WIMOB 2016). New York-USA. 2016. 17-19 October.
  9. Зудилин А.C., Назаров Л.Е. Анализ помехоустойчивости при приеме сигнальных конструкций на основе OFDM сигналов, устойчивых к влиянию сосредоточенных по спектру помех. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №11. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov17/4/text.pdf.
  10. Кравченко В.Ф, Назаров Л.Е., Пустовойт В.И. Исследование эффективности весовых окон Кравченко при приеме сигнальных конструкций на основе OFDM-сигналов при наличии сосредоточенных по спектру помех. Радиотехника и электроника. 2019. №10. Т.64. С.976-983. https://doi.org/10.1134/S0033849419100073.
  11. Назаров Л.Е., Зудилин А.С. Алгоритмы нелинейной помехоустойчивой обработки при приеме сигнальных конструкций на основе OFDM-сигналов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. № 3. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/mar20/2/text.pdf. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.3.2
  12. Назаров Л.Е. Итеративный алгоритм посимвольного приема OFDM сигнальных конструкций при наличии сосредоточенных по спектру помех. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.12.2
  13. Кравченко В.Ф., Назаров Л.Е., Пустовойт В.И. Помехоустойчивый прием сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием и обработкой весовыми функциями. Доклады Российской академии наук. Математика, информатика, процессы управления. 2020. Т.495. С.95-99. https://doi.org/10.31857/S2686954320060090
  14. Калинин В.И., Радченко Д.Е., Черепенин В.А. Вероятностные характеристики цифрового канала передачи информации на основе непрерывных шумовых сигналов со спектральной модуляцией. Радиотехника. 2015. №8. С.84-94.
  15. Назаров Л.Е., Зудилин А.С. Эффективность окон Кайзера и Кравченко-Кайзера при приеме сигнальных конструкций на основе OFDM-сигналов, устойчивых к сосредоточенным по спектру помехам. Физические основы приборостроения. 2018. №3(29). Т.7. С.26-36.
  16. Батанов В.В., Назаров Л.Е. Статистические модели трансионосферных радиолиний с амплитудным замиранием сигналов. Электромагнитные волны и электронные системы. 2021. №5. Т.26. С.15-22. https://doi.org/10.18127/j15604128-202105-02.
  17. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., др. Распространение радиоволн. Москва, ЛЕНАНД. 2009. 496 с.
  18. Crane R.K. Ionospheric Scintillation. Proceeding of IEEE. 1977. V.2. P.180-199.
  19. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга первая. Москва, издательство "Советское радио". 1969. 752 с.
  20. Назаров Л.Е. Итеративный алгоритм посимвольного приема OFDM сигнальных конструкций при наличии сосредоточенных по спектру помех. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.12.2.
  21. Li J., Lin S., Abdel-Chaffar K., Ryan W.E., Costello D.J. Jr. LDPC Code Designs, Constructions, and Unification. United Kingdom, Cambridge University Press. 2017. 248 p.
  22. TM synchronization and channel coding - summary of concept and rationale. Information report CCSDS 130.1-G-3. Green Book. Information Report. Washington, DC, USA. 2020. P.130.
  23. Боровков А.А. Математическая статистика. Москва, наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1984. 472 с.