АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ И КОРРЕКЦИИ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЛУЧЕВОГО КАНАЛА ПРИ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ OFDM

Аннотация

Сигналы OFDM составляют основу радиоинтерфейса сетей мобильной связи 4G. Благодаря высокой спектральной эффективности и помехоустойчивости в канале с многолучевым распространением сигналы OFDM начали активно внедрять в другие системы. Среди наиболее известных систем, использующих сигналы OFDM, можно отметить семейство LTE/LTE-Advanced, IEEE 802.11, IEEE 802.16, а также стандарты цифрового телевидения DVB-T, DVB-T2. Технология OFDM обладает двумя недостатками: большое значение пикфактора (PAPR), снижающее коэффициент полезного действия передатчика, и высокая чувствительность к ошибкам синхронизации по частоте. Из-за них в LTE исключили OFDM в линиях Up (от абонента к базовой станции), и перешли на модуляцию SC-OFDM, пожертвовав спектральной эффективностью. Движение пользователя с высокой скоростью в среде с множеством рассеивателей, характерной для плотной городской застройки, приводит к частотной дисперсии, когда около каждой поднесущей возникает доплеровский спектр. Кроме того, в любой системе радиосвязи присутствуют случайные флуктуации фазы радиосигнала, вызванные нестабильностью генераторов приёмника и передатчика. В результате нарушается ортогональность между поднесущими и возникает взаимная помеха между ними (ICI – inter-carrier interference), которая может существенно ухудшать помехоустойчивость многочастотной системы. Поэтому неотъемлемой частью демодулятора приемного устройства, обрабатывающего сигналы OFDM, является блок оценки и коррекции параметров канала (адаптивный эквалайзер). Существуют две категории эквалайзеров (в зависимости от способа реализации): определяющие параметры канала в частотной области или во временной области. Вследствие того, что в системах с OFDM на этапе выделения поднесущих используется быстрое преобразование Фурье, а также предусмотрены пилотные поднесущие, то с точки зрения эффективности аппаратной реализации и рабочих характеристик целесообразно рассматривать эквалайзеры, выполняющие расчет параметров канала в частотной области. Традиционно для сигналов OFDM адаптивный эквалайзер строится на основе аппроксимации частотной характеристики канала путем усреднения результатов, полученных на пилотных поднесущих. В таких методах не учитывается частотная зависимость суммарного фазового сдвига многолучевого сигнала. Соответственно, хорошие результаты можно ожидать при плотном расположении пилотных поднесущих, что в свою очередь снижает частотную эффективность. Предложенный метод позволяет учесть частотно-зависимый фазовый сдвиг и интерференционные потери, возникшие за счет сложения копий сигнала от различных путей распространения. Это особенно актуально в системах с малым числом пилотных поднесущих.