Способ приема ofdm сигналов

Изобретение относится к областям проводной, спутниковой и наземной радиосвязи и может быть использовано для систем передачи сигналов с ортогональным частотным уплотнением (OFDM). Технический результат заключается в увеличении пропускной способности радиоканала за счет распознавания передаваемых символов до завершения их передачи. Для этого способ приема OFDM сигналов основан на раздельной субполосной обработке низкочастотной и высокочастотной полос принимаемого сигнала s(t) в режиме реального времени. Текущее значение фрагмента низкочастотной составляющей принимаемого сигнала определяется как разница между фрагментом принимаемого сигнала и отображением высокочастотной полосы сигнала, сформированным посредством спектрального анализа этого фрагмента. Отображение низкочастотной полосы символа на интервале текущего времени [0, t] сравнивается с базисом синтезированных B=ML низкочастотных эталонных сигналов (М - мерность сигнального созвездия, L - количество низкочастотных поднесущих, b=1, 2, …, В), и по результатам сравнения в момент окончания распознавания t=tp≤To выбирается эталонный сигнал с формой сравниваемого фрагмента наиболее близкой к форме фрагмента отображения низкочастотного сигнала, а сумма отображения высокочастотной составляющей и выбранного низкочастотного эталонного сигнала принимается в качестве распознанного символа. Контрольная оценка результатов сравнения фрагментов с увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного не менее чем дважды подряд будет выбран один и тот же символ. После распознавания символа по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, формировании очередного символа и начале его передачи по прямому каналу с учетом текущей сигнально-помеховой обстановки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к областям проводной, спутниковой и наземной радиосвязи и может быть использовано для систем с ортогональным частотным уплотнением поднесущих (OFDM).

В радиоканале OFDM сигнал представляет собой последовательность OFDM символов, каждый из которых является многочастотной составной структурой из N взаимно ортогональных гармонических поднесущих и может рассматриваться как сумма множества медленно модулируемых узкополосных сигналов. Распределение энергии по ортогональным поднесущим улучшает спектральную эффективность, а низкая символьная скорость сигналов делает возможным использование защитного интервала между отдельными символами для компенсации временного рассеяния и устранения межсимвольных искажений. Это создает возможность для противостояния многолучевому распространению сигнала и допплеровскому смещению частоты. Кроме того, наличие на приемной и передающей сторонах априорной информации об используемых сигнально-кодовых конструкциях OFDM сигналов и канала оценки сигнально-помеховой обстановки позволяет реализовать адаптивное управление параметрами передаваемых OFDM символов.

Известны аналогичные способы приема OFDM сигналов, основанные на выделении и измерении информативных признаков (параметров) поднесущих посредством цифровой обработки сигналов с применением априорных данных и данных, полученных из предыдущих принятых символов.

Известен аналогичный способ приема и распознавания OFDM сигналов в рамках периода ортогональности, основанный на измерении параметров спектральных составляющих с априорно известным базисом амплитуд OFDM символов посредством преобразования Фурье [Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. с англ. - М.: ООО «Бином-пресс», 2009, с. 63; Стивен Смит. Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников. Пер. с англ. Линовича А.Ю., Витязева С.В., Гусинского И.С. - М.: Додека - XXI, 2011, с. 461; Широкополосные беспроводные сети передачи информации, В.М. Вишневский, А.И. Ляхов С.Л., Портной, И.В. Шахнович, Техносфера, М. 2005, с. 297-301; патент RU 2535663, МПК H04J 11/00, публикация патента 20.12.2014; патент RU 2617993, МПК H04L 27/26, Н04Н 20/71, Н03М 13/27, публикация патента 02.05.2017; патент RU 2444136, МПК H04J 11/00, публикация патента 10.04.2011; патент US 6058121, МПК H04G 1/100, публикация патента 2.05.2000; патент US 9100254 В2, МПК H04L 27/12, публикация патента 4.08.2015; патент US 20100061474 А1, МПК H04L 27/28, публикация патента 11.03.2010]. При преобразовании Фурье происходит разложение полного OFDM символа, заданного на плоскости, образованной осями-"времени и амплитуды, на спектр, отображаемый на плоскости, заданной осями частоты и амплитуды, на основе базиса априорно известных гармонических функций.

Достоинством способа является простая аппаратная реализация при традиционном способе обработки всего символа за период T0 его ортогональности.

К недостаткам способа можно отнести то, что оно применимо для точного и достоверного распознавания частотных составляющих каждого принимаемого информационного OFDM символа только по завершении его приема и обработки.

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.

Известен аналогичный способ приема сигналов OFDM, основанный на измерении параметров спектральных составляющих с применением спектрального анализа и цифровой фильтрации сигналов в масштабе реального времени [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: - БХВ- Петербург, 2013, с. 333; Аппаратура передачи дискретной информации МС-5 / Под ред. Заездного A.M. и др. - М.: Связь, 1970; патент US 8411767 В2, МПК H04K 1/10, публикация патента 2.04.2013; патент RU 2460130, МПК G06F 17/14, публикация патента 27.08.2012; патент RU 2064223 С1, МПК H04Q 1/36, публикация патента 20.07.1996; патент ЕР 0795986 А2, МПК H04L 27/30, публикация патента 17.09.1997; патент ЕР 0144245 А2, МПК H04L 27/26, публикация патента 21.04.1987; патент US 5268927 А, МПК Н04В 1/10, публикация патента 07.12.1993; патент US 4189677 А, МПК Н04В 1/69, публикация патента 19.02.1980]. При спектральном анализе и цифровой фильтрации сигналов в масштабе реального времени частотные полосы OFDM сигналов, выделяются помощью оконного преобразования Фурье, одного перестраиваемого узкополосного фильтра или многополосного фильтра, количество пиков пропускания которого соответствует количеству поднесущих. Точность оценок зависит от степени близости полученных частотных характеристик к идеальным, от времени усреднения (накопления) и от изменчивости спектральных характеристик поднесущих во времени, т.е. от степени их стационарности на интервале анализа. Достоинством способа является возможность получения точных текущих данных по высокочастотным поднесущим.

К недостаткам можно отнести то, что адекватное распознавание всех частотных составляющих каждого принимаемого информационного OFDM символа возможно только по завершении его приема и обработки, то есть, невозможно измерить с требуемой точностью низкочастотные поднесущие до завершения передачи и приема всего символа. [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: - БХВ-Петербург, 2013, с. 268-270]. В частности, при распознавании всех ортогональных поднесущих OFDM символа с применением оконного преобразования Фурье не выполняются условия предельных теорем теории вероятностей при малом числе наблюдений большого числа параметров [Цветов В.П. и др. Об одной модели динамического управления потоком данных в радиоканале / Международная научно-техническая конференция «Перспективные информационные технологии» 28-30 апреля 2015 г. Сборник научных трудов, т. 1, с. 299-302].

Если реализовать раннее оконное распознавание сигнала с частотой отсчетов, превышающей в 2-3 и более раза частоту Найквиста, то при оценке символа до его завершения требуется большой объем вычислительных затрат, сопровождающихся снижением точности обработки сигналов в реальном временном масштабе. Также всегда существует опасность получения выборки сигнала, когда задача оценки оказывается плохо обусловленной или вырожденной [Дмитриев Е.В. Аппроксимация коротких процессов, сигналов, функций и расчет их гармонических дискретных спектров / Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007. - Т. 10, №1. - С. 6-19; Белокуров А.А. и др. Метод определения необходимой длительности многочастотных сигналов для их анализа методами линейной алгебры / Системы обработки информации, 2016, выпуск 1(138). - С. 6-9].

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.

Известен аналогичный способ приема сигналов OFDM, основанный на определении параметров N спектральных субполосных составляющих с применением набора из N собственных векторов субполосной матрицы поднесущих частот, соответствующего параметрам символа на передающей стороне [патент РФ 2344546, МПК G06F 17/14, публикация патента 20.01.2009; патент RU 2000105139 А, МПК H04J, публикация патента 27.06.2003; патент US 7801232 В2, МПК H04K 1/10, публикация патента 21.09.2010. Для распознавания переданного символа на приемной стороне формируются и сохраняются N собственных векторов, количество и параметры которых соответствует числу и параметрам априорно известных информационных каналов. Полученный набор векторов является ортогональным базисом для обработки принимаемой информации. Распознавание символа заключается в оценке уровня скалярного произведения вектора оцифрованного принятого сигнала на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного субполосного ортогонального базиса.

Достоинством способа является возможность получения текущих данных по каждой отдельной цоднесущей с их уточнением в условиях воздействия помех.

К недостаткам способа относится то, что распознавание всех частотных составляющих каждого принимаемого информационного символа OFDM возможно только по завершении его приема и обработки.

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.

Наиболее близким к заявляемому способу (прототипом) является способ восстановления передаваемой информации из принятого сигнала [патент RU 2599930, МПК H04L 27/26, опубликован 27.10.2016]. Способ заключается в приеме сигнала через принимающую антенну и подаче его на квадратурный демодулятор, оцифровке сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя, параллельно-последовательном преобразовании для формирования цифрового потока, при этом формируют и сохраняют субполосный ортогональный базис, состоящий из J рассчитанных и отобранных, в соответствии с количеством используемых информационных каналов в выделенной полосе частот, собственных векторов субполосной матрицы i, k=1, …, N; удаляют защитный интервал, если таковой имеется; для восстановления передаваемой информации из принятых сигналов на приемной стороне производят и оценивают скалярное произведение вектора оцифрованного принятого сигнала на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного упомянутого субполосного ортогонального базиса.

Достоинства прототипа - возможность приема сигналов с низким уровнем внеполосных излучений (порядка -60 дБ), большей скоростью передачи (на ~20%), за счет дополнительного количества каналов для передачи информации и наличия встроенного защитного интервала в символе, позволяющего уменьшить продолжительность защитного префикса.

Недостатками прототипа являются:

возможность распознавания принимаемого OFDM-символа только на длительности интервала T0 ортогональности поднесущих после завершения цифровой обработки всего принятого символа;

возможность передачи по обратному радиоканалу служебной информации о состоянии радиоканала для принятия решения об изменении структуры очередного передаваемого по прямому радиоканалу OFDM-символа только по окончании обработки всего принятого символа.

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.

Техническим результатом изобретения является увеличение пропускной способности радиоканала при посимвольной передаче информации по прямому радиоканалу за счет распознавания по результатам измерения и обработки принимаемого символа OFDM до завершения его передачи по прямому радиоканалу и формирования в приемном устройстве служебной информации о досрочном распознавании символа с последующей передачей соответствующей квитанции по обратному радиоканалу с целью завершения передачи по прямому радиоканалу текущего символа и перехода к передаче очередного символа с учетом возможного изменения его структуры, зависящей от текущей сигнально-помеховой обстановки.

Технический результат изобретения заключается в следующем.

В способе приема OFDM сигнала, включающем прием сигнала через принимающую антенну и подачу его на квадратурный демодулятор, оцифровку сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя, параллельно-последовательное преобразование для формирования цифрового потока, характеризующееся тем, что:

- формируют и сохраняют субполосный ортогональный базис состоящий из J рассчитанных и отобранных, в соответствии с количеством используемых информационных каналов в выделенной полосе частот, собственных векторов субполосной матрицы i,k=1, …, N;

- производят удаление защитного интервала, если таковой имеется;

- для восстановления передаваемой информации из принятых сигналов на приемной стороне производят скалярное произведение вектора оцифрованного принятого сигнала на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного упомянутого субполосного ортогонального базиса Q, причем OFDM символы в процессе текущего приема сигнала подвергаются раздельной полосовой обработке, при которой, с применением априорных и измеренных данных о радиоканале, параллельно или последовательно во времени синтезируется, начиная с поднесущей, имеющей минимальную частоту ƒN=1/Т0, где T0 - период ортогональности, базис из B=LM низкочастотных эталонных сигналов t ∈[0,T0], b=1, 2, …, В, получаемых квадратурной модуляцией не более чем М-мерным сигнальным созвездием каждой из L низкочастотных поднесущих, а также параллельно или последовательно во времени посредством спектрального анализа текущего входного сигнала, начиная с поднесущей, имеющей максимальную частоту ƒN=N/T0, определяются амплитуды Н высокочастотных спектральных составляющих, из которых формируется отображение t ∈[0,T0] высокочастотной полосы принимаемого символа, далее из фрагмента сигнала s(t), принятого за текущий временной интервал [0,t], t<T0 вычитается соответствующий фрагмент отображения высокочастотной полосы сигнала t ∈[0,t], а разностный сигнал t ∈[0, t] - сравнивается с соответствующими фрагментами низкочастотных эталонных сигналов t ∈[0,t], по результатам сравнения в момент времени окончания распознавания tp≤T0 из базиса низкочастотных эталонных сигналов выбирается сигнал с формой сравниваемого фрагмента, наиболее близкой к форме фрагмента разностного сигнала t ∈[0,tp], а сигнал, состоящий из суммы фрагментов выбранного эталонного низкочастотного сигнала и отображения высокочастотной полосы сигнала экстраполированный на интервал [0,Т0], принимается в качестве распознанного входного символа, затем производится контрольная оценка результатов сравнения фрагментов, характеризующаяся увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа, которая повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного не менее чем два раза подряд выбран один и тот же эталонный сигнал, при малом количестве N поднесущих и малом значении мерности М сигнального созвездия синтезируется базис из В=MN эталонных сигналов, экстраполированных на интервал ортогональности [0, Т0], после распознавания входного сигнала по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, о формировании структуры очередного символа с учетом изменения сигнально-помеховой обстановки и о начале его передачи по прямому каналу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 1, - обработка принимаемых OFDM сигналов, позволяющая реализовать достоверное распознавание каждого принимаемого OFDM символа до завершения его передачи.

Названная техническая задача решается посредством раздельной полосовой обработки принимаемого сигнала в режиме реального времени, которая заключается в выборе из синтезированного базиса низкочастотных составляющих OFDM символа наиболее близкого по форме варианта фрагмента принимаемого сигнала и в определении посредством текущего спектрального анализа отображения высокочастотной полосы этого фрагмента. Базис В=ML низкочастотных сигналов формируется с учетом априорных и измеренных данных из LM амплитуд, полученных квадратурной модуляцией L низкочастотных ортогональных поднесущих с применением не более чем М-мерных сигнальных созвездий. Формирование образа высокочастотной составляющей принимаемого фрагмента, содержащего Н высокочастотных поднесущих, реализуется путем текущего спектрального анализа принимаемого символа. Его особенностью является увеличение точности определения параметров поднесущих с известным периодом при увеличении отношения времени анализа текущего сигнала к периоду поднесущей [Белокуров А.А. и др. Метод определения необходимой длительности многочастотных сигналов для их анализа методами линейной алгебры/ Системы обработки информации, 2016, выпуск 1 (138). - С. 6-9]. Также для повышения точности спектрального анализа высокочастотной полосы сигнала предлагается применить режекцию низкочастотных составляющих принимаемого сигнала [Вострецов А.Г., Богданович В.А., Гундарева М.В. Режекция внеполосной помехи/Доклады АН ВШ РФ, Технические науки, 2013, №1 (20), с. 72-79]. Отображение высокочастотной составляющей, экстраполированное на период ортогональности [0, T0], вычитается в режиме реального времени на интервале [0, t], t<T0, из принимаемого сигнала s(t). Разностный сигнал на интервале [0, t] сравнивается с базисом низкочастотных эталонных сигналов и по результатам сравнения в момент времени окончания распознавания t=tp≤T0 из базиса низкочастотных эталонных сигналов выбирается сигнал с формой сравниваемого фрагмента максимально приближенной к форме фрагмента разностного низкочастотного сигнала, а сумма отображения высокочастотной составляющей и выбранного низкочастотного эталонного сигнала принимается в качестве распознанного входного сигнала.

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 2, - повышение достоверности распознавания каждого принимаемого OFDM символа до завершения его передачи.

Названная техническая задача решается выполнением процедуры контрольной оценки результатов сравнения низкочастотных составляющих фрагментов принятого и выбранного низкочастотного эталонного сигнала с увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа. Процедура повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного символа не будет дважды и более раз подряд выбран один и тот же опорный сигнал. При этом должно выполняться условие tp+iΔt<T0, i=1, 2, ….

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 3, - обработка принимаемых OFDM сигналов с малым количеством N поднесущих при малом значении мерности М сигнального созвездия, позволяющая упростить достоверное распознавание каждого принимаемого OFDM символа до завершения его передачи.

Названная техническая задача решается только за счет синтеза базиса из B=MN эталонных сигналов, экстраполированных на интервал ортогональности [0, T0]. Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 4, - увеличение пропускной способности радиоканала при передаче OFDM сигналов.

Названная техническая задача решается тем, что после распознавания входного символа по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, формировании очередного символа с учетом изменения сигнально-помеховой обстановки и начале его передаче по прямому каналу.

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.

При реализации способа в приемном оборудовании могут быть использованы любые виды и алгоритмы цифровой обработки сигналов, обеспечивающие заявленные функции в режиме реального времени с требуемой для распознавания точностью.

Данное изобретение может быть осуществлено в аппаратном или программном обеспечении, или какой-либо их комбинации.

Изобретение допускает различные способы и средства спектрального анализа высокочастотной части символа, например, с применением с перестраиваемой полосовой или. многополосной фильтрации, вейвлет-преобразования. Операция распознавания может осуществляться с применением метода наименьших квадратов и метода максимального правдоподобия.

Графические материалы заявки содержат: фиг. 1 - блок-схема алгоритма приема символов; фиг. 2 - структура схема распознавания QAM-OFDM символов; фиг. 3 - блок-схема алгоритма распознавания символов; фиг. 4 - эпюры сигналов; фиг. 5 - схема квитирования.

Реализация заявленного способа заключается в следующем (фиг. 1, 2).

Шаг 1. Демодуляция.

В приемных каналах после демодуляции формируется два сигнала: синфазный sI(t) и квадратурный sQ(t), сумма которых в общем виде с учетом шума ξ(t) и нормирующего усиления может быть записана в тригонометрической форме как зашумленный входной сигнал

где AI и AQ - амплитуды квадратурных составляющих. После разделения входного сигнала на синфазную и квадратурную составляющие каждая из них обрабатывается в идентичных каналах. Обработка заключается в выполнении следующих операций.

Шаг 2. Аналого-цифровое преобразование (АЦП).

В результате АЦП формируются отсчеты с частотой квантования во времени, обеспечивающей необходимую точность оценки коротких сигналов. Частота квантования может превышать в 2 и более раза частоту Найквиста.

Шаг 3а. Выделение поднесущих из принимаемого сигнала в режиме реального времени.

В отличие от традиционных методов анализа временных фрагментов сигналов в работе [Дмитриев Е.В. Аппроксимация коротких процессов, сигналов, функций и расчет их гармонических дискретных спектров / Е.В. Дмитриев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007. - Т. 10, №1. - С. 6-19] рассматриваются варианты улучшения спектрального разрешения в усеченном спектре анализируемого сигнала при конечном числе отсчетов путем использования априорной информации о параметрах обрабатываемых сигналов. Так как при обработке принимаемого символа известен его спектральный состав и начальные фазы субполосных поднесущих, то искомыми являются только амплитуды поднесущих. Ограничение на норму вектора ошибок δ зависит от мерности сигнального созвездия М, величины анализируемой части спектра сигнала и отношения сигнал/шум (ОСШ). Для достижения наилучшей точности оценки за интервал наблюдения [0, t] может использоваться метод максимального правдоподобия или метод минимального СКО.

Для уменьшения погрешности оценки амплитуд, создаваемой низкочастотными поднесущими, их можно режектировать из принимаемого символа как внеполосные помехи. Например, в работе [Вострецов А.Г., Богданович В.А., Гундарева М.В. Режекция внеполосной помехи / Доклады АН ВШ РФ, Технические науки, 2013, №1 (20), с. 72-79] описан способ, который сводится к вычитанию из вектора спектральных отсчетов наблюдаемого процесса его проекции в подпространство помехи. Данный алгоритм предложено применять совместно с известной процедурой временного взвешивания для дополнительного подавления помехи. Для случая гармонической помехи дополнительное подавление составляет величину до 60 дБ при использовании для временного взвешивания прямоугольного окна и до 40 дБ - для окна Натолла.

Количество Н поднесущих, определяющих ВЧ полосу отображения символа может определяться либо как фиксированная величина, ориентированная на априорно известные данные, либо дополнительно изменяться в зависимости от соотношения скоростей спектрального анализа и синтеза базиса эталонных сигналов НЧ полосы в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 3, который будет рассмотрен ниже.

Шаг 3б. Формирование отображения ВЧ полосы принимаемого символа.

По измеренным амплитудам синфазной и квадратурной высокочастотных спектральных составляющих формируется суммарный сигнал, который после экстраполяции на период ортогональности [0, Т0] является отображением высокочастотной полосы принимаемого символа:

Шаг 3в. Формирование текущего отображения НЧ полосы принимаемого символа на интервале [0, t].

Текущее отображение НЧ полосы принимаемого символа определяется как разность между принимаемым сигналом и отображением ВЧ полосы принимаемого символа на интервале [0, t]

Шаг 4а. Синтез амплитуд элементов сигнальных созвездий низкочастотных поднесущих.

Синтез амплитуд реализуется исходя из априорных данных о максимальной размерности М сигнального созвездия и результатов текущего спектрального анализа принимаемого сигнала с учетом его усиления и нормирования.

Шаг 4б. Формирование базиса эталонных низкочастотных сигналов (БЭНС)

Количество эталонных сигналов определяется максимальной размерностью М сигнального созвездия и количеством L синтезируемых низкочастотных поднесущих. Количество всех возможных сочетаний определяет размерность базиса эталонных низкочастотных эталонных сигналов (БЭНС)

B=ML

При больших значениях М и L базис будет требовать большой емкости ЗУ, что существенно ограничивает или делает невозможным синтез полного набора эталонных сигналов ВЧ и НЧ полос. Например, при М=16 и L=4 размерность базиса составляет величину В=65536, а при М=64 и Z=100 размерность БЭНС вырастает до В=1,1228⋅10381. Таким образом, исключение спектрального анализа сигнала возможно только при приеме относительно узкополосных

Шаг 5. Распознавание символа по результатам сравнения БЭНС с ОНЧ на интервале [0, t].

Распознавание осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 3 и иллюстрируется эпюрами на фиг. 4.

Мерой близости отсчетов синтезируемых сигналов и полученного отображения при применении критерия минимума среднеквадратической ошибки используется зависимость в виде

где R - текущее количество отсчетов на интервале [0, t].

По результатам анализа определяется эталонный НЧ сигнал, который для идентификации распознанного символа суммируется с отображением его ВЧ полосы

а спектральный состав и эпюра распознанного символа используется для дальнейшей обработки принимаемого сигнала.

Таким образом, для распознавания символа за интервал времени t ∈[0,tp0] определяющим параметром является величина допустимой ошибки оценки сигнала на данной конкретной реализации при заданных параметрах сигнально-кодовых конструкций и допусках на норму вектора ошибок измерений при максимальном индексе модуляции [Белокуров А.А. и др. Метод определения необходимой длительности многочастотных сигналов для их анализа методами линейной алгебры / Системы обработки информации, 2016, выпуск 1 (138). - С. 6-9].

С целью повышения достоверности распознавания процедура определения эталонного НЧ сигнала повторяется до тех пор, пока два и более раз подряд не будет выбран один и тот же сигнал. Тогда время распознавания определяется как tpi=tp+iΔt, где - Δt - интервал дискретизации, i=1, 2….

Шаг 6. Передача по обратному каналу квитанции о распознавании символа (фиг. 5)

Квитанция о распознавании предназначена для априорно обусловленного сглаженного завершения передачи текущего символа и перехода к передаче очередного символа, сигнально-кодовая конструкция которого определяется исходя из оценки сигнально-помеховой обстановки.

1. Способ приема OFDM сигнала, включающий прием сигнала через принимающую антенну и подачу его на квадратурный демодулятор, оцифровку сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя, параллельно-последовательное преобразование для формирования цифрового потока, характеризующееся тем, что:

- формируют и сохраняют субполосный ортогональный базис состоящий из J рассчитанных и отобранных, в соответствии с количеством используемых информационных каналов в выделенной полосе частот, собственных векторов субполосной матрицы i, k=1, …, N;

- производят удаление защитного интервала, если таковой имеется;

- для восстановления передаваемой информации из принятых сигналов на приемной стороне производят скалярное произведение вектора оцифрованного принятого сигнала на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного упомянутого субполосного ортогонального базиса Q, отличающийся тем, что OFDM символы в процессе текущего приема сигнала подвергаются раздельной полосовой обработке, при которой, с применением априорных и измеренных данных о радиоканале, параллельно или последовательно во времени синтезируется, начиная с поднесущей, имеющей минимальную частоту ƒN=1/T0, где Т0 - период ортогональности, базис из B=LM низкочастотных эталонных сигналов t ∈[0,T0], b=1, 2, …, B, получаемых квадратурной модуляцией не более чем М-мерным сигнальным созвездием каждой из L низкочастотных поднесущих, а также параллельно или последовательно во времени посредством спектрального анализа текущего входного сигнала, начиная с поднесущей, имеющей максимальную частоту ƒN=N/T0, определяются амплитуды Н высокочастотных спектральных составляющих, из которых формируется отображение t ∈[0,T0] высокочастотной полосы принимаемого символа, далее из фрагмента сигнала s(t), принятого за текущий временной интервал [0,t], t<T0, вычитается соответствующий фрагмент отображения высокочастотной полосы сигнала t ∈ [0,t], а разностный сигнал t ∈[0,t], сравнивается с соответствующими фрагментами низкочастотных эталонных сигналов t ∈ [0,t], по результатам сравнения в момент времени окончания распознавания tp≤T0 из базиса низкочастотных эталонных сигналов выбирается сигнал с формой сравниваемого фрагмента, наиболее близкой к форме фрагмента разностного сигнала t ∈ [0,tp], а сигнал, состоящий из суммы фрагментов выбранного эталонного низкочастотного сигнала и отображения высокочастотной полосы сигнала экстраполированный на интервал [0,T0], принимается в качестве распознанного входного символа.

2. Способ по п. 1, в котором производится контрольная оценка результатов сравнения фрагментов, характеризующаяся увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа, которая повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного не менее чем два раза подряд выбран один и тот же эталонный сигнал.

3. Способ по п. 1, в котором при малом количестве N поднесущих и малом значении мерности М сигнального созвездия синтезируется базис из В=MN эталонных сигналов, экстраполированных на интервал ортогональности [0,Т0].

4. Способ по п. 1, в котором после распознавания входного сигнала по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, о формировании структуры очередного символа с учетом изменения сигнально-помеховой обстановки и о начале его передачи по прямому каналу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоприема и может быть использовано для приема и декодирования сигналов в присутствии шума с использованием срезов. Способ приема включает прием и дискретизацию сигнала, в котором закодирован пакет данных.

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при создании прикладных систем, в частности для пространственно-временной обработки изображений. .

Изобретение относится к областям проводной, спутниковой и наземной радиосвязи и может быть использовано для систем передачи сигналов с ортогональным частотным уплотнением. Технический результат заключается в увеличении пропускной способности радиоканала за счет распознавания передаваемых символов до завершения их передачи. Для этого способ приема OFDM сигналов основан на раздельной субполосной обработке низкочастотной и высокочастотной полос принимаемого сигнала s в режиме реального времени. Текущее значение фрагмента низкочастотной составляющей принимаемого сигнала определяется как разница между фрагментом принимаемого сигнала и отображением высокочастотной полосы сигнала, сформированным посредством спектрального анализа этого фрагмента. Отображение низкочастотной полосы символа на интервале текущего времени [0, t] сравнивается с базисом синтезированных BML низкочастотных эталонных сигналов, и по результатам сравнения в момент окончания распознавания ttp≤To выбирается эталонный сигнал с формой сравниваемого фрагмента наиболее близкой к форме фрагмента отображения низкочастотного сигнала, а сумма отображения высокочастотной составляющей и выбранного низкочастотного эталонного сигнала принимается в качестве распознанного символа. Контрольная оценка результатов сравнения фрагментов с увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного не менее чем дважды подряд будет выбран один и тот же символ. После распознавания символа по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, формировании очередного символа и начале его передачи по прямому каналу с учетом текущей сигнально-помеховой обстановки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх