Пользователь: Пароль: .

Технология OFDM. Учебное пособие для вузов

Для возможности скачивать книги Вам необходимо пройти

Регистрацию

Технология OFDM. Учебное пособие для вузов


Автор: В. Овечкин, М. Г. Бакулин, В. Б. Крейнделин, А. М. Шлома, А. П. Шумов.

Год: 2016

Рассмотрены принципы построения и алгоритмы формирования и об­работки сигналов в системах связи с технологией OFDM (ортогонального частотного мультиплексирования), положенные в основу систем: LTE, LTE-Advanced, WiMax и WSFi. Изложены основы распространения радио­волн в каналах подвижной радиосвязи, проанализированы характеристи­ки каналов с замираниями, рассмотрены системные функции канала, ос­новы статистического описания каналов, основные модели каналов систем подвижной связи. Отдельные разделы посвящены темам, связанным с технологией OFDM, таким как: генерация поднесуших, защитный интер­вал и циклическое расширение, выбор параметров и обработка OFDM сиг­налов, искажения и рассогласования в системах с OFDM. Рассмотрены вопросы кодирования и модуляции для систем с OFDM. Уделено внимаг- ние задачам синхронизации, оцениванию и выравниванию канала, мето­дам решения проблемы высокой пиковой мощности. Рассмотрены вопро­сы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), совместного использования технологий MIMO и OFDM.

Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Инфо коммуникационные технологии и системы связи» (бакалавриат, ма­гистратура). Будет полезна студентам и аспирантам других инфокомму- никационных направлений, а также специалистам.

Рассмотрены принципы построения и алгоритмы формирования и об­работки сигналов в системах связи с технологией OFDM (ортогонального частотного мультиплексирования), положенные в основу систем: LTE, LTE-Advanced, WiMax и WSFi. Изложены основы распространения радио­волн в каналах подвижной радиосвязи, проанализированы характеристи­ки каналов с замираниями, рассмотрены системные функции канала, ос­новы статистического описания каналов, основные модели каналов систем подвижной связи. Отдельные разделы посвящены темам, связанным с технологией OFDM, таким как: генерация поднесуших, защитный интер­вал и циклическое расширение, выбор параметров и обработка OFDM сиг­налов, искажения и рассогласования в системах с OFDM. Рассмотрены вопросы кодирования и модуляции для систем с OFDM. Уделено внимаг- ние задачам синхронизации, оцениванию и выравниванию канала, мето­дам решения проблемы высокой пиковой мощности. Рассмотрены вопро­сы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), совместного использования технологий MIMO и OFDM.

Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Инфо коммуникационные технологии и системы связи» (бакалавриат, ма­гистратура). Будет полезна студентам и аспирантам других инфокомму- никационных направлений, а также специалистам.

Кол-во страниц:351 Язык:Русский Издательство:Горячая линия - Телеком

Предисловие 3
Введение 5
Глава 1. Мобильные радиоканалы 8
Основы распространения радиоволн в каналах мобиль­ной связи 9
Пространственные потери и затенение 12
Замирания из-за много лучевости 14
Замирания малого масштаба 15
Многолучевое распространение и характеристики ка­нала 16
Характеристики каналов с замираниями 21
Изменения во времени и доплеровское рассеяние 21
Частотная селективность и рассеяние задержки 27
Каналы, меняющиеся во времени и зависящие от частоты 29
Детерминированная модель канала с множественны­ми точечными рассеивателями 31
Системные функции канала 34
Статистическое описание беспроводного канала 37
Упрощенное статистическое описание беспроводного канала. Профиль распределения мощности по задерж­ке. Распределение плотности мощности по частоте Доплера 38
Угловое рассеяние — пространственное рассеяние 44
MIMO канал 45
Модели многолучевого канала связи с релеевскими за­мираниями 46
Стационарная многолучевая модель 46
Нестационарная модель замираний 48
Модели каналов, используемые в стандартах беспроводной связи 49
Заключение 53
Литература к главе 1 56
Глава 2. Основы OFDM 58
Что такое OFDM 58
Концепция OFDM 60
Генерация поднесущих с использованием ОБПФ 63
Защитный интервал и циклическое расширение 67
Оконная обработка OFDM-символа (windowing) 70
Выбор параметров OFDM 73
Обработка OFDM-сигналов 75
Демодуляция OFDM-сигналов 75
Блок-схема OFDM-приемопередатчика 76
Передача комплексных и вещественных отсче­тов 78
Дискретная модель системы с OFDM 82
Частотно-временная интерпретация сигнала OFDM 86
Искажения и рассогласования в системах с OFDM 87
Расстройка частоты 88
Расстройка временной синхронизации 91
Фазовый шум несущей 93
Разбалансировка квадратурных составляющих 94
Проблемы, вызываемые многолучевостью 94
Пик-фактор 96
LTE и OFDM 98
Радиоинтерфейс EUTRAN 99
Параметры радиоинтерфейса OFDM в LTE 100
Литература к главе 2 102
Глава 3. Кодирование и модуляция 104
Прямое корректирующее кодирование 105
Блочные коды 105
Сверточные коды 106
Каскадные коды 109
Перемежение 109
Квадратурная амплитудная модуляция 111
Кодированная модуляция 112
Литература к главе 3 120
Глава 4. Синхронизация. Принципы синхронизации в системах OFDM 121
Чувствительность к фазовому шуму 122
Чувствительность к расстройке частоты 125
Чувствительность к ошибкам временной синхрониза­ции 126
Синхронизация, использующая циклическое расшире­ние 128
Синхронизация, использующая специальные обучаю­щие символы 133
Литература к главе 4 136
Глава 5. Синхронизация. Режимы, методы и схемы оцен­ки временных и частотных рассогласований 138
Обзор схем синхронизации 139
Оценка временного рассогласования 140
Оценка расстройки частоты 141
Режимы захвата и слежения 142
Оценка временной расстройки 144
Методы, основанные на пилот-сигналах 144
Методы, не использующие пилот-сигналы 148
Оценка расстройки частоты 153
Методы, основанные на пилот-сигналах 154
Методы, не использующие пилот-сигналы 159
Совместная оценка временной и частотной расстроек 160
Оценка и коррекция расстройки тактового генератора 162
Краткие итоги 163
Литература к главе 5 163
Глава в. Синхронизация. Оценка и компенсация вре­менных рассогласований и частотных расстроек в приемниках OFDM 167
Проблемы синхронизации 168
Ошибки синхронизации 168
Эффекты от ошибок синхронизации 169
Как оценивать и компенсировать расстройки 174
Обнаружение/оценивание ошибок синхронизации 176
Определение момента начала символа 176
Оценка расстройки несущей частоты 185
Оценка остаточной расстройки несущей частоты (CFO) и расстройки тактовой частоты (SCO) 190
Оценка фазы несущей 193
Оценка разбаланса 1Q 194
Компенсация ошибок синхронизации 196
Компенсация расстройки несущей 197
Компенсация расстройки тактового генератора 199
Компенсация разбаланса IQ 202
Краткие итоги 203
Литература к главе 6 204
Глава 7. Оценивание и выравнивание канала 206
Дифференциальное и когерентное детектирование 207
Обычные методы снижения потерь от замираний 209
Замирания сигналов во времени 209
Частотно-селективные замирания 209
Выравнивание канала при OFDM 211
Пилотные оцениватели канала 214
Схемы расположения пилотов 215
Расстояние между пилот-символами во времен­ном и частотном направлениях 216
Пилотное оценивание канала 217
Двумерная винеровская интерполяция 218
Каскадированные одномерные интерполирую­щие фильтры 220
Пример построения винеровского оцени вате л я для OFDM 223
Каскадированные одномерные полиномиальные интер­поляторы 234
Методы слепой и полуслепой оценки каналов 238
Методы, основанные на подпространствах 239
Оценивание канала на основе усреднения и мак­симизации 242
Сравнительный анализ методов оценивания канала 246
Литература к главе 7 248
Глава 8. Проблема пиковой мощности 250
Отношение пиковой мощности сигнала к его средней мощности 251
Распределение отношения пиковой мощности сигнала к его средней мощности 252
Ограничение и оконная обработка пиков 254
Требуемые отступы при неидеальном усилителе мощности 257
Кодирование и скремблирование 259
Подавление пиков 261
Коды, снижающие PAPR 265
Формирование комплементарных кодов 267
Минимальное расстояние комплементарных ко­дов 270
Максимально правдоподобное декодирование ком­плементарных кодов 271
Квазиоптимальное декодирование комплемен­тарных кодов 274
Большие длины кода 276
Скремблирование символов 276
Литература к главе 8 278
Глава 9. Модель канала с учетом эффектов электрони­ки передатчика и приемника 280
Эффекты связной электроники 280
Расстройка несущей частоты 280
Расстройка тактового генератора 281
Фазовый шум 281
Разбаланс IQ и дрейф нуля 282
Нелинейность усилителя мощности 285
Модель канала с учетом эффектов электроники 287
Эквивалентная низкочастотная модель канала связи 287
Характеристики и параметры элементов модели 287 Литература к главе 9 289
Глава 10. Множественный доступ с ортогональным час­тотным разделением 291
Система OFDM А с переключением частоты 292
Различия между системами OFDMA и MC-CDMA 293
Описание примера системы OFDM А 296
Канальное кодирование 299
Модуляция 299
Временная и частотная синхронизация 299
Начальная временная синхронизация 300
Начальная оценка частотной расстройки 300
Точность синхронизации 301
Управление мощностью 302
Работа в режиме случайного переключения частот 303
Динамическое назначение каналов 303
Упрощенное динамическое назначение кана­лов 306
Емкость OFDM А 306
Выводы 306
Литература к главе 10 307
Глава 11. Технология MIMO-OFDM 308
Технология MIMO 308
Основы технологий М1МО 310
Технология M1MO-OFDM 314
Схемы расположения пилот-сигналов для сис­тем MIMO-OFDM 316
Синхронизация в системах MIMO-OFDM 319
Оценка MIMO-OFDM канала 323
Кодирование и детектирование для систем MIMO 326
Пространственно-временные блочные коды 326
Пространственное мультиплексирование 329
Пространственная декорреляция 336
Литература к главе 11 338
Послесловие 340
Основные сокращения 341