Метод оцінювання частотної характеристики каналу в OFDM системах на основі фільтрації і екстраполяції пілот-сигналів

  • О.Ю. Мирончук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0001-5251-3578
  • О. О. Шпилька Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
  • С. Я. Жук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-0046-8450
Ключові слова: OFDM, цифровий зв'язок, безпровідний канал зв’язку, оцінка параметрів каналу, частотна характеристика, авторегресія, фільтр Калмана

Анотація

Вступ. Однією з ключових вимог до більшості сучасних систем зв’язку є мобільність. Для систем OFDM це означає проходження широкосмугових сигналів через багатопроменеві канали, характеристики яких швидко змінюються в часі. Щоб виконати демодуляцію прийнятого OFDM сигналу приймач повинен оцінити параметри каналу зв’язку. Чим точніше оцінка буде виконана, тим меншої ймовірності помилок можна досягнути в процесі передачі даних.

Постановка задачі. Для оцінювання частотної характеристики каналу використовуються пілотні сигнали як з поточного прийнятого символу, так і з попередніх. Задача полягає у розробці методу оцінювання частотної характеристики каналу по поточному прийнятому OFDM символу.

Розробка методу. В роботі запропоновано метод оцінювання частотної характеристики каналу зв’язку на основі фільтрації та екстраполяції пілот-сигналів. На першому етапі відновлені значення частотної характеристики отримуються шляхом фільтрації прийнятого сигналу на пілотних підносіних по алгоритму Калмана. При цьому фільтрація виконується над масивом даних зліва направо і справа наліво. Результати фільтрації об’єднуються оптимальним чином в кожній позиції, що дозволяє підвищити точність оцінювання частотної характеристики. На другому етапі виконується екстраполяція значень частотної характеристики на підносійні з даними. Екстраполяція робиться зліва направо і справа наліво. Результати екстраполяції також об’єднуються.

Результати експериментальних досліджень. Аналіз розробленого методу виконаний шляхом статистичного моделювання на модельному прикладі для системи зв’язку, в якій частотна характеристика представлена авторегресією другого порядку. Розраховано значення середньоквадратичного відхилення помилки оцінки для розробленого методу і для алгоритму Калмана. Порівняна точність оцінювання частотної характеристики каналу розробленим методом і методом найменших квадратів.

Висновки. Розроблений метод дозволяє зменшити значення середньоквадратичного відхилення помилки оцінки частотної характеристики каналу у порівнянні з алгоритмом Калмана. Точність оцінювання частотної характеристики каналу при використанні розробленого методу вища в 1.5 – 2 рази ніж при використанні методу найменших квадратів.

Біографії авторів

О.Ю. Мирончук, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Мирончук О.Ю., аспірант радіотехнічного факультету

О. О. Шпилька, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Шпилька О. О., к.т.н.

С. Я. Жук, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Жук С. Я., д.т.н., професор кафедри радіотехнічних пристроїв та систем

Посилання

Rohling H. (2011) OFDM: Concepts of Future Communication Systems. Springer, 254 p. DOI: 10.1007/978-3-642-17496-4

Shpylka A. A. and Zhuk S. Ya. (2010) Joint interpolation of data and parameter filtration of a multibeam communications channel. Radioelectronics and Communications Systems, Vol~53, No~1, pp.~20-24. DOI: 10.3103/S0735272710010048

Tzi-Dar Chiueh, Pei-Yun Tsai and I-Wei Lai (2012) Baseband Receiver Design for Wireless MIMO-OFDM Communications: Second Edition, Wiley, 376 p.

Shen Y. and Martinez E. (2006) Channel estimation in OFDM systems, Frescale Semiconductor, pp. 1-15.

van~de~Beek~J.-J., Edfors~O., Sandell~M., Wilson~S. and Borjesson~P. (1995) On channel estimation in OFDM systems, in Proc. of IEEE Vehicular Technology Conference, vol.2, pp. 815–819. DOI: 10.1109/VETEC.1995.504981

Fazel K. and Kaiser S. (2008) Multi-carrier and spread spectrum systems: from OFDM and MC-CDMA to LTE and WiMAX - 2nd ed., Wiley, 360 p.

Han K.-Y., Lee S.-W., Lim J.-S. and Sung K.-M. (2004) Channel estimation for OFDM with fast fading channels by modified Kalman filter. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 50(2), pp. 443–449. DOI: 10.1109/TCE.2004.1309406

Huang M., Chen X., Xiao L., Zhou S. and Wang J. (2007) Kalman-filter-based channel estimation for orthogonal frequency-division multiplexing systems in timevarying channels. IET Communications, 1(1), pp. 759–801. DOI: 10.1049/iet-com:20070039

Liashuk O. M. and Zhuk S. Ya. (2017) Union of one-dimensional filtering results f homogenous image and correlated noise using non-causal processing. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, (68), pp. 64-70.

Опубліковано
2019-09-30
Як цитувати
Мирончук, О., Шпилька, О. О. і Жук, С. Я. (2019) «Метод оцінювання частотної характеристики каналу в OFDM системах на основі фільтрації і екстраполяції пілот-сигналів», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (78), с. 36-42. doi: 10.20535/RADAP.2019.78.36-42.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають