Технические науки/ 6.Электротехника и радиоэлектроника

К.т.н., доц. Герасіна О.В., Толстих Д.С.

ДВНЗ «Національний гірничий університет», Україна

Підвищення ефективності процесу синхронізації в системі зв’язку з OFDM

Технологія OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) – цифрова схема модуляції, що використовує велику кількість близько розташованих ортогональних піднесучих. Кожна піднесуча модулюється за звичайною схемою на низькій символьної швидкості, зберігаючи загальну швидкість передачі даних [1].

Для формування і виділення ортогональних піднесучих в системах з OFDM використовується пара перетворень Фур'є. Сигнали формуються і передаються у вигляді часових відрізків певної структури, званих OFDM-символами. Для мінімізації впливу ефектів межсимвольної інтерференції між окремими символами вводяться паузи – захисні інтервали.

Для мінімізації фазових спотворень сигналу на приємний стороні , в OFDM –системах необхідна як часова , так і частотна синхронізація.

Проаналізовано алгоритми синхронізації частоти:

1) з використанням двох контрольних символів OFDM (для отримання десяткової і цілочисельної частини частотного зсуву), що є причиною надмірних накладних витрат;

2) з використанням одного контрольного символу для коригування початкового частотного зсуву, що зменшує накладні витрати, але гірше працює для середовища , що має вибірковість в частотній області.

Для зменшення накладних витрат системи та зниження інтерференції запропоновано удосконалений алгоритм, що дозволяє отримати початкову синхронізацію без передачі конкретного заголовку або контрольного символу OFDM.

Оцінка ефективності використання алгоритмів синхронізації частоти у системах зв’язку з OFDM проводилось за допомогою стандартних та розроблених програм у середовищі Matlab.

На рис. 1 наведено графік залежності ймовірності пакетної похибки (Bit Error Rate (BER)) від відношення сигнал/шум (Signal/Noise Ratio (SNR)) систем зв’язку з OFDM з використанням удосконаленого та існуючих алгоритмів синхронізації частоти. Встановлено, що використання удосконаленого алгоритму знижує SNR на 2дБ.

Рис. 1. Залежність ймовірності пакетної похибки від SNR

На рис. 2 представлено графік залежності середньоквадратичного відхилення оцінки (СКВ) частотної характеристики каналу від SNR. Добре помітно, що удосконалений алгоритм має менше СКВ, ніж інші. Встановлено, що використання удосконаленого алгоритму знижує СКВ у порівнянні з первим алгоритмом в середньому на 50%, а у порівнянні з другим алгоритмом в середньому на 24%.

Рис. 2. Залежність СКВ від SNR

Література:

1. Prasad R. OFDM Wireless Multimedia Communications. / R. Prasad, R. Van Nee. – London: Artech House, 2000.