Метод оцінювання частотної характеристики каналу в OFDM системах на основі фільтрації і екстраполяції пілот-сигналів
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.78.36-42Ключові слова:
OFDM, цифровий зв'язок, безпровідний канал зв’язку, оцінка параметрів каналу, частотна характеристика, авторегресія, фільтр КалманаАнотація
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.
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.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
