CC BY
43
Оценка сравнительной помехоустойчивости широкополосных сигналов в каналах с многолучёвостью
Барышников А.Ф.,
аспирант МТУСИ tara@nm.ru
Примерный вид спектральной плотности мощности сигналов Найквиста и ЛЧМ:
В статье рассматривается чувствительность к фазовым искажениям двух разных сигналов — с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) и с почти прямоугольным спектром.
В коротковолновом диапазоне ухудшение качества связи часто бывает вызвано фазовыми искажениями. Поэтому возникает потребность моделирования подобных искажений и оценки их влияния на разные виды сигналов.
Информация передаётся с помощью двух символов — 0 и 1. Сигнал с почти прямоугольным спектром записывается следующим образом:
50 (г) = .яис(0.5 пА/ г) ■ 5ш(2я (/0 + 0.25 А/) г),
51 (г) = $1пс(0.5 пА/ г) ■ 5ш(2я (/0 + 0.75 А/) г), г е [- Т/2; Г/2].
где з/пс(х) = в1п(х) /х, 0 — несущая частота, Аf — частотная полоса, занимаемая двумя символами, Т — длительность сигнала.
Этот сигнал в дальнейшем будем называть сигналом Найквиста [1]. В идеальном случае (когда период наблюдения бесконечный), спектр такого сигнала прямоугольный. При конечном периоде спектр будет искажаться.
Сигнал с линейной частотной модуляцией записывается так:
*0(г) = «п(2п (/ + 0.25 А/ (1 + г/Т)) г), s1 (г) = «и(2л (/0 + 0.25 А/ (3 + г/Т)) г), г е [- Т/2; Т/2].
Рис. 2
Для обнаружения сигналов будем использовать согласованный фильтр (СФ). Для приёма двух символов нужны два СФ, настроенных соответствующим образом. Рассмотрим приём сигнала Найквиста. Передадим посылку из двух битов (11) и примем на СФ, настроенный на 1. Такой будет вид огибающей сигнала на входе СФ и на выходе:
‘5,(1-) X,» Хї[
Максимумы сигнала на выходе СФ достигаются в момент окончания сигнала на входе, т.е. в моменты Т] и Т2. Эти максимумы обозначены, как х] и х^ Однако, в связи с возможной потерей синхронизации сигнала с СФ, будем определять максимум СФ на интервале Т:
х( = тах(/ (г)), г е (Т-х; Т ].
Теперь рассмотрим приём сигнала в условиях нормального белого аддитивного шума. Главная проблема адаптивного приема сигнала в условиях аддитивных и мультипликативных помех — выбор порога обнаружителя. Этой проблеме посвящено множество публикаций, например [2]. Рассмотрим процесс определения порога. Примерно так будут выглядеть функции плотности и распределения параметра x, когда на входе только шум N и сигнал + шум ^ + ^:
Рис. 4
Рис. 6
Зная функции распределения для шума и сигнала с шумом можно найти оптимальный порог СФ. Если значение x больше или равно порогу, то будем считать, что принят был сигнал с шумом, если меньше — только шум. При выборе порога воспользуемся минимаксным критерием оптимальности, т.е. бу-
дем минимизировать общую вероятность ошибки. Введём функцию s(x) = FS+N (x)- fn (x):
Эта функция будет являться мерой ошибки в зависимости от порога. Минимум этой функции — хор1 — это искомый порог; значение при минимуме — £ор1 — мера вероятности ошибки приёма.
Фазовые искажения будем моделировать введением в спектр сигнала квадратичного фазового сдвига (СФ при этом не затрагивается). Величина фазовых искажений будет задаваться параметром Дф (в радианах).
Для моделирования зададимся следующими величинами:
^ = 1 МГц, Д{ = 0,1 МГц, отношение сигнал/шум = 1, Т = 0,5 мс, частота дискретизации = 8,192 МГц (4096 точек на интервале Т).
Построим зависимость меры вероятности ошибки приёма от величины фазовьх искажений. На графике изображены зависимости только для символа 1, так как они практически не отличаются от зависимостей для 0.
Рис. 8
Рис. 9
Выводы
Предложенная в настоящей работе методика сравнения помехоустойчивости широкополосных сигналов в каналах радиосвязи с многолучевым распространением, приводящим не только к значительной нелинейности фазочастотных характеристик, но и к фазовым флуктуациям, позволила сделать следующие выводы:
При отсутствии искажений вероятность ошибки одинакова для обоих сигналов.
С ростом фазовых искажений вероятность ошибки для ЛЧМ-сигнала становится больше, чем для сигнала Найквиста.
Литература
1. Боккер П. Передача данных. (Техника связи в системах телеобработки данных). В 2-х томах. Том 1. Пер. с нем. // М.: Связь, 1980.
2. Д.В. Зайцев. Управление порогом обнаружения при обработке радиолокационной информации в условиях преднамеренных помех // Радиотехника, 2009, №2.
LTE — глобальный стандарт беспроводной связи 4G
C 16 по 17 июня 2009 г. в Москве (Россия) в бизнес-центре гостиницы Holiday 1пп.(Лесная) прошла первая международная конференция и выставка "LTE — глобальный стандарт беспроводной связи 4G" (LTE в России — 2009), проводимая Inform-media Russia.
В работе международной конференции "Wireless Broadband-2009" приняло участие более 100 участников из 9 стран (Россия, Украина, Белоруссия, Киргизия, Италия, Германия, Франция, Великобритания, Казахстан) представляющих Минкомсвязи и Минэкономразвития РФ, Радиочастотную службу РФ (ФГУП ГРЧЦ, ФГУП "РЧЦ ПриВоФО", ФГУП "РЧЦ ЦФО"), Ассоциацию региональных операторов связи, крупнейших производителей оборудования (Nokia Siemens Networks, Ericsson, Qualcomm, Agilent Technologies, Концерн "Созвездие" и др.), операторов связи (Telecom Italia, Telefonica O2, Tele2, ОАО "Комстар-ОТС", ОАО "ВымпелКом", OAO "АСВТ", ЗАО "Скай Линк", ОАО "МТС", МТС Белоруссия, Велком, ОАО "МегаФон", ООО "Тивон-Нетворк" (Trivon / Virgin Connect Russia), ООО "ПРЕСТИЖ", "Украинские новейшие технологии" (Альтернет), ЗАО "Екатеринбург-2000", ЗАО "Енисейтеле-ком" и др.) разработчиков, системных интеграторов и сервис-провайдеров (АМТ, ЗАО "Телеком Экспресс", ООО "НПФ Гейзер", ЗАО "РК Телеком"), и консалтинговых и научных центров (Коминфо Консалтинг, Региональное отделение "Информационные и телекоммуникационные технологии" РАЕН, ОАО "Гипросвязь", ОАО "Интеллект Телеком", МТУСИ, ЗАО "Научно-технический центр
"КОМСЕТ", IKS-Consulting и др.).
Международная конференция "LTE в России — 2009" была посвящена вопросам текущего состояния с развертыванием сетей текущего состояния с развертыванием сетей 3G в России и внедрения LTE как одной из основных технологий беспроводного широкополосного доступа, перспективам использования для LTE полос частот GSM 900/1800 с позиции регулятора и поставщиков сетевого и абонентского оборудования, бизнес-моделям предоставления услуг в, как нового источника доходов операторов и возврату на инвестиции в строительство сетей, технологическим преимуществам и недостаткам LTE и WiMAX, перспективам строительства сетей и возможным затратам, путям вывода сетей LTE на рынок. В ходе конференции были проведены две открытые интерактивные дискуссии "Текущее состояние сетей 3G и перспективы LTE" и "Стратегии развития LTE" с участием представителей инвесторов, ученых и специалистов отрасли связи.
В ходе конференции с пленарным докладом выступил Заместитель министра связи и массовых коммуникаций Н.С. Мардер и было заслушано более 30 докладов и сообщений (www.inform-media.ru). Отделение "Информационные и телекоммуникационные технологии" РАЕН приняло участие в работе международной конференции. Текст доклада от ИТТ РАЕН "Перспективы использования для LTE полос частот GSM 900/1800 с позиций регуляторов и вен-деров" доступен по запросу.
