CC BY
74
Висновки
Запропонований метод дае можливють будувати прогнозуючi моделi поведiнки системи в умовах обмшу iнформацiею з оточуючим середови-щем, виконувати нормативний прогноз поведшки системи по заданш про-гнознiй функци. Вiн дозволяе перевести процедуру прогнозування на яюс-но новий рiвень, доповнюе iснуючi методи прогнозування та системного ан^зу в керуваннi i зв'язку [2,4].
Лггература
1. Крапивин В.Ф. Теоретико-игровые методы синтеза сложных систем в конфликтных ситуациях. - М.: Сов. радио, 1972. - 192с.
2. Кузнецов Ю.М., Скляров Р.А. Прогнозування розвитку техшчних систем. - К.: ТОВ «ЗМОК» - ПП «ГНОЗИС», 2004. - 323 с.
3. Козловский В.В., Бычковский В.А., Свечников Г.С., Згурский А.В. Синтез неоднородных электромагнитных сред. - К.: Наукова думка, 1992. - 264с.
4. Теория систем и методы системного анализа в управлении и святи. Волкова В.Н. и др. - М.: Радио и связь, 1983. - 248с.
Бычковский В. А. Нормативный прогноз поведения системы в окружающей среде
Анализируется процесс информационного обмена между системой и окружающей средой. Приведена методика нормативного прогноза поведения системы и пример прогнозирования по заданной прогнозной функции
Bychkovsky V.A.
The rate prognosis of system behavior in environment
The information exchange process between system and environment is considered and analyzed. Rate prognosis method for system behavior and example of prognosis by set prognosticate function is present._
УДК 621.391
МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧ1 ДАНИХ З OFDM
модулящею
Глиняное А. О., Головш В. А.
Розроблена модель системи передачi даних з OFDM модулящею, яка дозволяе про-водити до^дження в широкому дiапазонi параметрiв. Проведена ощнка ефективнос-mi використання рiзних видiв модуляци в OFDM системi.
Вступ. Постановка задачi
Для полшшення якост передачi даних в системах радюзв'язку вико-ристовуеться багатоканальна передача. При цьому дiапазон частот розби-ваеться на ряд смуг, по яких дат передаються паралельно. Однак такий спосiб передачi даних мае два недолжи:
- необхщшсть застосування банку фiльтрiв у приймачц
- неефективне використання спектру сигналу.
Математичний апарат формування OFDM сигналу Щоб уникнути вказаних недолтв, можна використати спектр, орто-гональних частот. Кожна з частот вибираеться виходячи з умови, що И перюд укладаеться цше число разiв у перюд передачi символу. Ортогона-льшсть забезпечуеться на певному iнтервалi часу Ти , i визначаеться умовою:
T т
J fi (t) fm (t)dt Ф 0 при l = m ; J f (t) fm (t)dt = 0 при l Ф m 0 0 Модулюючий комплексний шформацшний символ, визначаеться як F п = F nejN , де Fn- амплпуда символу; фп - фаза символу; n=0,1,2,...,(N-1).
Завдання, розв'язуване OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing - ортогональна частотна модулящя), зводиться до одержан -ня на iнтервалi часу Ти безперервного сигналу, що складаеться з N гар-монiк, модульованих символами Fn :
1 N-1 1 N-1
s(t) = -1 Fn cos(2nfnt + фn) = -1 Re(FneJ2 f) (1) N n=0 N n=0
Виконаемо перехщ вiд безперервного часу до дискретного: t=kT, де
k=0,1,2,...(N-1). Перiод дискретизаци Твиберемо з умови Tu/T=Ni одержимо
значення сигналу в момент часу kT
1 . j 2 n-nk— 1 . j-nk—
^k = S(kT) = —Re X Fne Tu = -Re X Fne N (2)
N n=0 N n=0
Таким чином, ми перейшли вiд безперервно! форми опису OFDM сигналу (1) до дискретного (2). Отримане рiвняння являе собою не що шше, як дiйсну частину зворотного дискретного перетворення Фур'е (IFFT). IFFT в OFDM
1 N-1 • jnk—
модуляторах здiйснюеться в комплексны формi Sk = S(kT) = — X Fne N
N n=0
Дана система вщображае процес модуляци гармонiк шформацшними символами Fn. При цьому варто видшити три моменти:
- кожний символ модулюе тiльки одну гармошку;
- у формуванш кожного вда^ приймають участь всi символи;
- процеси формування гармошк i 1хньо! модуляци в рамках IFFT сполучеш.
У загальному випадку з N гармошк можуть бути використаш не вЫ, що адекватно присвоенню в системi рiвнянь ряду символiв нульових значень. Розглянемо процес демодуляци OFDM сигналу. При цьому будемо вважати, що в прийомному пристро! на основi прийнятого сигналу сформоваш часовi вiдлiки S(k), для яких пряме дискретне перетворення Фур'е:
• 1 N-1 ■ - jnk—
Fn = N X S (kT) e N
N n=0
Власне кажучи видiлення кожного символу Fn реалiзуеться шляхом штегру-вання на iнтервалi часу Tu добутку комплексного значення OFDM сигналу на певну комплексну експоненту.
Однiею з головних проблем радюзв'язку е затримка приходу сигналу, ви-кликана багатопроменевим поширенням сигналу. М1жсимвольна взаем одiя може бути практично повшстю лiквiдована за рахунок введення захисного штервалу для кожного OFDM символу. Захисний штервал вибираеться бь льше, нiж передбачувана затримка. По^м, в початок сигналу додаеться ю-
лька останшх елемеипв шформацшного сигналу. Тодi прийнятий багато-променевий сигнал шсля захисного iнтервалу часу буде ствпадати з вщ-правленим. Можливий i частотний пiдхiд до ощнки багатопроменевого прийому. У результатi штерференци радiосигналiв, прийнятих з рiзними за-тримками, деякi частотнi компоненти радюсигналу послаблюються, а деякi - пщсилюються. За допомогою перестроюваних фiльтрiв, частотну характеристику можна спробувати зробити рiвномiрною в частотному дiапазонi сигналу, якщо попередньо оцiнити нерiвномiрнiсть. У системi OFDM подав-леш компоненти можуть бути повнiстю вщновлеш завдяки використанню частотного ущiльнення в сполученш з кодуванням, що виявляе й виправляе помилки. Кожна гармошка пакету OFDM несе лише невелику частину да-них, помилки в якш можуть бути виявлеш й виправлеш за допомогою сис-теми канального кодування.
Система OFDM надае додатковi можливостi за умови, якщо ощнюеться частотна характеристика каналу. При передачi корисно! шформаци в пакет даних вводитися пшот-сигнал, по якому в прийомному кшщ можна сфор-мувати частотну характеристику каналу й обчислити коригувальш коефщь енти для компенсаци спотворень. OFDM система передачi даних мае переваги: ефективне використання спектру; застосування перетворення Фур'е замють дорогих фшк^в; ефективна боротьба з мiжсимвольною взаемодь ею. Разом з тим, OFDM система передачi мае i суш^ недолiки: чутливiсть до високочастотного фазового шуму; чутливють навiть до невеликих коли-вань частоти; чутливiсть до спотворень у системi синхрошзаци;
Для вивчення властивостей системи передачi даних з OFDM модулящ-ею, у систем! Simulink була розроблена математична модель (рис. 1).
Генератор
ДВ ill КО Б 01 ПОСГИДОВНОСТ!
Генератор
гплот-сигналу
Кодер Модулятор
Рща-Соломона
Схема портняння
Зворотне перетворення Фур'е Формування OFDM кадру
Циклтне розширення
Декодер Рща-Соломона
Демодулятор
Схема пор1вняння
Канал з адитивним Гаусовим шумом
Фтьтр багатопроменевого поширення
Демодулятор OFDM символу
Схема компенсаци каналу
Усунення циклнного розширення
Рис. 1
Передавач OFDM сигналу.
1. Генератор двшково! послщовност (Bernoulli Binary). Генеруе випад-ковий двiйковий сигнал, що представляеться у виглядi шформацшно! мат-рицi, рядки яко! передаються в подальшi блоки обробки.
2. Кодер Рща-Соломона (використовувався код Рща-Соломона (15,11)).
3. Модулятор. В моделi застосовуеться фазова модулящя (PSK): двофазова PSK (BPSK) i чотирьохфазова PSK (QPSK), а також квадратурна амплiтудна модуляцiя (QAM): 64 QAM.
4. Генератор пiлот-сигналiв, для оцiнки вщгуку каналу
5. Блок формування OFDM символу (IFFT, введення захисного штер-валу i пiлот-сигналу). Зворотне дискретне перетворення Фур'е - основний елемент OFDM системи, що формуе спектр сигналу i забезпечуе ортого-нальшсть частот. Захисний iнтервал використовуеться для боротьби з мiжсимвольними взаемодiями, обумовленими затримкою сигналу.
6. Канал передачi даних
6.1. Канал передачi з реле!вськими завмираннями
6.2. Канал з адитивним Гаусовим шумом.
Приймач OFDM сигналу.
7.Усунення захисного штервалу.
8. Демодулятор OFDM символу - обчислення дискретного перетворення Фур'е. Видшення пшот-сигналу.
9.Ощнка вiдгуку каналу - ощнюеться вiдгук каналу на передану вщому пiлотну послiдовнiсть i вщбуваеться оцiнка й корегування вхщ-ного сигналу.
10. Демодулятор. При демодуляцп для кожного прийнятого символу вщбуваеться пошук найближчого до нього елемента сузiр'я.
11. Декодер Рiда-Соломона.
Результати досл1джень. Висновки
За допомогою дано! моделi дослiджена залежнiсть бггово! помилки вiд вщ-ношення сигнал шум в каналi передачi при рiзних Таблиця
видах модуляци (BPSK, QPSK, 64QAM). Моде-лювання проводилося з використанням 64 тд-несучих, введенням захисного iнтервалу i передачею пiлот-сигналiв. Результати моделю-вання (див. таблицю), показують, що при складних умовах зв'язку доцшьно викорис-товувати BPSK i QPSK модулящю. Але цi види модуляци забезпечують невисоку шви-дкiсть передачi даних, тому при бшьших вщ-ношеннях Еь/N вигiднiше використовувати багатопозицiйну модулящю, яка забезпечуе значно бшьшу швидюсть передачi даних.
Л1тература
1. В.М.Вишневский, А.И. Ляхов, В.И. Шахнович."Широкополосные беспроводные сети передачи информации"- М.: "Техносфера", 2005. 592 с.
2. Скляр Б. Цифровая связь. М. "Вильямс", 2003. 1104 с.
3. Lawrey E. Adaptive Techniques for Multiuser OFDM. James Cook Univ. Press. 2001. 325 c.
Вид Вщношення Bit Error
модуляци Eb/N, дБ Rate
3 2^10_1
BPSK 9 5^10"4
12 2^10"6
18 3^10"7
3 2^10_1
QPSK 9 7^10"4
12 8^10"6
18 4^10"7
3 7^10_1
64-QAM 9 2^10_1
12 3^10"2
18 2^10"4
Глинянов А.О., Головин В.А.
Glinjanov A.O., Golovin V.A.
Моделирование системы передачи данных с OFDM модуляцией
Разработана модель системы передачи данных с OFDM модуляцией, которая позволяет проводить исследования в широком диапазоне параметров. Проведена оценка эффективности разных видов модуляции в OFDM системе.
Simulation of an OFDM-Based communication system
The developed model OFDM communication system is developed; this model can use for research with wide range of parameters. Estimation efficiency of differ-rent type modulation at OFDM systems is shown.
