КАЗАКОВ, Д.С. КУКУШКИН СИНХРОНИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ Учебное пособие Рекомендовано научно-методическим советом университета для студентов направлений Радиофизика, Радиотехника, Инфокоммуникационные технологии и системы связи Ярославль 2012 ББК 3841я73 К 14 УДК 621.396:621.3.029 Рецензенты: доктор технических наук, профессор Б.И. Шахтарин; кафедра Формирования колебаний и сигналов ФГБОУ ВПО «Национальный Исследовательский Университет МЭИ». <...> Приводится математическое описания процессов в системе на основе многомерных сигналов. <...> Алгоритм пространственного разделения сигналов с использованием обратной матрицы канала . <...> Математическая модель сигнала на входе системы коррекции фазы . <...> Эквивалентный фазовый дискриминатор для сигналов с ортогональным частотным разделением . <...> Эквивалентный фазовый дискриминатор для сигналов с ортогональным частотным и пространственным разделением …. <...> Математическая модель системы коррекции фазы на основе кольца ФАПЧ с эквивалентным фазовым дискриминатором . <...> Задача о среднем времени до срыва слежения . <...> Чувствительность синтезированного алгоритма к полиномиальному фазовому воздействию в условиях доплеровского рассеяния . <...> Случай сигналов с ортогональным частотным разделением сигналов . <...> Случай сигналов с ортогональным частотным и пространственным разделением . <...> Исследование чувствительности к условиях доплеровского рассеяния . <...> Сравнительный анализ результатов . составляющим различного порядка СПМ фазового шума . <...> Для случая сигнала с ортогональным частотным и пространственным разделением необходимо учесть в модели дополнительно процедуру пространственного разделения, реализуемую на выходе демодулятора. <...> Известно, что в любой системе на основе OFDM, кроме фазового шума, можно выделить другие источники шумов и ошибок: ошибки тактовой, символьной и кадровой синхронизации, частотное рассогласование опорных генераторов <...>
Синхронизация_в_системах_радиосвязи_с_ортогональным_частотным_разделением_Учебное_пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Л.Н. КАЗАКОВ, Д.С. КУКУШКИН
СИНХРОНИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ
С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ
РАЗДЕЛЕНИЕМ
Учебное пособие
Рекомендовано
научно-методическим советом университета для студентов
направлений Радиофизика, Радиотехника, Инфокоммуникационные
технологии и системы связи
Ярославль 2012
Стр.1
ББК 3841я73
К 14
УДК 621.396:621.3.029
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Б.И. Шахтарин;
кафедра Формирования колебаний и сигналов ФГБОУ ВПО «Национальный
Исследовательский Университет МЭИ».
Печатается при финансовой поддержке МИНОБРНАУКИ РФ в рамках
государственного задания на НИР Вузу на 2012 г. (контракт № 7.4563.2011 от
28.11.2011).
Казаков Л.Н., Кукушкин Д.С.
Синхронизация в системах радиосвязи с ортогональным частотным
разделением: Учеб. пособие. Ярославль, 2012. 161 с.
В пособии рассматриваются основы построения и функционирования
цифровых систем связи на основе сигналов с ортогональным частотным и
пространственным разделением. Приводится математическое описания
процессов в системе на основе многомерных сигналов. Рассматриваются
вопросы частотно-временной синхронизации, коррекции частоты и фазы на
основе многомерной фильтрации Калмана.
Предназначено
для
студентов и магистрантов направлений
Радиотехника, Радиофизика, Инфокоммуникационные технологии и системы
связи.
Ил. 48. Библиогр.: 35 назв.
ISBN 978-5-8397-0897-6
© Казаков Л.Н.,
Кукушкин Д.С., 2012
© Ярославский
годарственный
университет , 2012
Стр.2
- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..........................................................................................................
Глава 1. Математическое описания процессов в системе передачи
информации на основе многомерных сигналов ……………….
1.1. Постановка задачи ..........................................................................
1.2. Математическая модель сигнала на выходе канала с
ортогональным частотным разделением .............................................
1.3. Математическая модель сигнала на выходе канала с
ортогональным частотным и пространственным разделением .........
1.3.1. Алгоритм пространственного разделения сигналов с
использованием обратной матрицы канала .........................................
1.3.2. Особенности описания сигналов с ортогональным
частотным и пространственным разделением ...................................
1.4. Влияние фазового шума на статистические характеристики
сигналов с ортогональным частотным разделением ..........................
1.5. Выводы .............................................................................................
Глава 2. Синтез алгоритма коррекции фазы на основе многомерного
фильтра Калмана ............................................................................................
2.1. Постановка задачи ..........................................................................
2.2. Математическая модель сигнала на входе системы коррекции
фазы .........................................................................................................
2.3. Построение уравнения фильтрации и переход к структурной
схеме системы ........................................................................................
2.4. Анализ статистических характеристик системы коррекции
фазы на основе численного решения разностного стохастического
уравнения ................................................................................................
2.5. Выводы .............................................................................................
Глава 3. Исследование статистических характеристик системы
коррекции на основе аппарата марковских процессов ...............................
3.1. Постановка задачи ..........................................................................
3.2. Математическая модель многоканального фазового
стр.
5
15
15
16
24
24
25
32
36
37
37
39
47
52
56
58
Стр.3
- 3 -
дискриминатора на основе предельной
статистической
аппроксимации ………………………………………………………...
3.2.1. Эквивалентный фазовый дискриминатор для сигналов с
ортогональным частотным разделением .............................................
3.2.2. Эквивалентный фазовый дискриминатор для сигналов с
ортогональным частотным и пространственным разделением ….....
3.3. Математическая модель системы коррекции фазы на основе
кольца ФАПЧ с эквивалентным фазовым дискриминатором ...........
3.3.1. Математическая модель системы коррекции фазы в форме
векторного уравнения Колмогорова-Чепмена ....................................
3.3.2. Задача о среднем времени до срыва слежения ......................
3.4. Исследование статистических характеристик системы
коррекции фазы ......................................................................................
3.4.1. Анализ статистических характеристик ..................................
3.4.2. Предельно-достижимые статистические характеристики ...
3.6. Выводы .............................................................................................
Глава
4. Чувствительность
синтезированного алгоритма
к
полиномиальному фазовому воздействию в условиях доплеровского
рассеяния .........................................................................................................
4.1 Постановка задачи ..............................................................................
4.2. Разработка имитационной модели системы коррекции фазы .......
4.2.1. Случай сигналов с ортогональным частотным разделением
сигналов ..........................................................................................................
4.2.2. Случай сигналов с ортогональным частотным и
пространственным разделением ...................................................................
4.3. Методика проведения исследований статистических
характеристик системы коррекции фазы .....................................................
4.4. Исследование модели для различных входных воздействий ........
4.4.1. Исследование чувствительности к
условиях доплеровского рассеяния ..............................................................
4.5. Сравнительный анализ результатов .................................................
составляющим
различного порядка СПМ фазового шума ...................................................
4.4.2. Случай фазового воздействия с СПМ различного порядка в
59
60
75
85
86
88
90
90
102
116
58
118
118
119
120
125
128
130
136
Стр.4
- 4 -
Заключение .....................................................................................................
Литература …………………………………..................................................
141
147
Стр.5