АНАЛІЗ МЕТОДІВ ОЦІНЮВАННЯ ІМПУЛЬСНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛУ В СИСТЕМАХ ЗВ’ЯЗКУ З ТЕХНОЛОГІЄЮ OFDM
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-183-5-6-173-179Ключові слова:
OFDM, цифровий зв’язок, безпровідний канал зв’язку, багатопроменеве поширення сигналів, частотна характеристика, імпульсна характеристика, оцінювання параметрів каналуАнотація
Системи зв’язку є ключовим інструментом у розвитку сучасного суспільства. Розвиток технологій зумовлює потребу у високошвидкісному обміні даними у великих обсягах. Тому удосконалення наявних та створення нових систем зв’язку є актуальним завданням. Однією з найперспективніших технологій для розвитку цифрових систем зв’язку є ортогональне частотне мультиплексування (OFDM). Головною перевагою OFDM є його висока стійкість до багатопроменевого поширення сигналу (multi-path fading). У міському середовищі, де радіохвилі відбиваються від будівель, сигнал надходить до приймача з різними затримками, що спричиняє міжсимвольні перешкоди (ISI). OFDM вирішує цю проблему, розділяючи високошвидкісний потік даних на багато повільних підпотоків, кожний з яких передається на окремій, вузькій підносійній частоті. Завдяки цьому, символи стають довшими ніж затримки, спричинені відбиттями, що мінімізує вплив ISI. До того ж OFDM забезпечує високу спектральну ефективність, тобто дозволяє передавати більше даних на одиницю смуги частот. Це досягається завдяки ортогональності підносійних, спектри яких перекриваються, але не заважають один одному. Це дозволяє щільно «упакувати» підносійні, максимально використовуючи доступний частотний діапазон. У роботі проаналізовано методи оцінювання імпульсної характеристики каналу зв’язку в системах зв’язку з технологією OFDM. Оцінювання параметрів каналу зв’язку є важливим етапом в роботі OFDM систем, оскільки від точності оцінки параметрів каналу залежить кількість помилок, яка виникає під час передачі інформації. Зокрема розглянуто метод послідовності максимальної довжини (MLS), який не потребує апріорної інформації про канал, та метод мінімуму середньоквадратичної помилки (LMMSE), для роботи якого необхідно знати автоковаріаційну матрицю каналу. Ці методи широко використовуються на практиці, проте мають свої недоліки. Аналіз ефективності роботи методів проводився на модельному прикладі шляхом статистичного моделювання. Канал зв’язку описувався за моделлю Релея. Результати аналізу показали, що метод MLS простий в реалізації, проте демонструє гіршу точність оцінювання у порівнянні з методом LMMSE. Метод LMMSE показує виграш до 2 дБ в у порівнянні з методом MLS, проте має на порядок вищу обчислювальну складність.
Посилання
Tzi-Dar Chiueh, Pei-Yun Tsai, and I-Wei Lai, Baseband Receiver Design for Wireless MIMO-OFDM Communications, 2nd ed. John Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd., 2012.
X. Fan, J. Yang and W. Zhang, “Time-Frequency Synchronization Design of OFDM Systems Based on CAZAC Sequence,” 2020 International Conference on Communications, Information System and Computer Engineering (CISCE), Kuala Lumpur, Malaysia, 2020, pp. 55-58, https://doi.org/10.1109/CISCE50729.2020.00017 .
V. Kotlyarov, O. Myronchuk, and O. Shpylka, “Mathematical description and formalization types of distortion in a digital communication channel with OFDM-signals,” Visnyk NTUU KPI, Seriia – Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, no. 66, pp. 10-18, 2016. https://doi.org/10.20535/RADAP.2016.66.10-18 .
T. A. Kumar, and L. Anjaneyulu, “Channel Estimation Techniques for Multicarrier OFDM 5G Wireless Communication Systems,” 2020 IEEE 10th International Conference on System Engineering and Technology (ICSET), Shah Alam, Malaysia, 2020, pp. 98-101, https://doi.org/10.1109/ICSET51301.2020.9265353 .
J. Guerreiro, R. Dinis, P. Montezuma, and M. Campos, “On the Receiver Design for Nonlinear NOMA-OFDM Systems,” 2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring), Antwerp, Belgium, 2020, pp. 1-6, https://doi.org/10.1109/VTC2020-Spring48590.2020.9129559 .
A. Moussa, M. Pouliquen, M. Frikel, S. Bedoui, K. Abderrahim, and M. M'Saad, “An Overview of blind Equalization Algorithms for Digital Communications,” 19th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA), Sousse, Tunisia. 2019, pp. 491-496. https://doi.org/10.1109/STA.2019.8717267 .
O. Myronchuk, O. Shpylka, S. Zhuk, and Y. Myronchuk, “Two-Stage Methods for Channel Frequency Response Estimation in OFDM Communication Systems Based on Pilots from Current Received Symbol,” 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, Ukraine, 2022, pp. 500-505 https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927031 .
X. Lv, Y. Li, Y. Wu, and H. Liang, “Kalman Filter Based Recursive Estimation of Slowly Fading Sparse Channel in Impulsive Noise Environment for OFDM Systems,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 69, no. 3, pp. 2828-2835, March 2020, https://doi.org/10.1109/TVT.2020.2965005 .
S. Y. Zhuk, T. V. Malenchyk, O. S. Neuimin, and O. Yu. Myronchuk, “Adaptive Radar Tracking Algorithm for Maneuverable UAV with Probabilistic Identification of Data Using Coordinate and Amplitude Characteristics,” Radioelectron.Commun.Syst. no. 65, pp. 503-516, 2022. https://doi.org/10.3103/S073527272212007X .
Matthias Patzold, “Rayleigh and Rice Channels,” Mobile Radio Channels, Wiley, pp. 55-94, 2011. https://doi.org/10.1002/9781119974116.ch3 .
Antonin Novak, František Rund, and Petr Honzík, “Impulse Response Measurements using MLS Technique on Nonsynchronous Devices,” Journal of the Audio Engineering Society, no. 64 (12), pp. 978-987, 2016. [Electronic resource]. Available: ff10.17743/jaes.2016.0050ff. ffhal-02504349f .
A. Iqbal, V. Jeoti, M. Drieberg, and W. P. Wen, “A Time-Domain Channel Impulse Response Estimation Method for an OFDM Sounding System,” 2019 IEEE International Conference on Smart Instrumentation, Measurement and Application (ICSIMA), Kuala Lumpur, Malaysia, 2019, pp. 1-5, https://doi.org/10.1109/ICSIMA47653.2019.9057303 .
Y. Shen, and E. Martinez, “Channel estimation in ofdm systems.” in Frescale Semiconductor Application Note, 2006.
M. H. Mahmud, M. M. Hossain, A. A. Khan, S. Ahmed, M. A. Mahmud, and M. H. Islam, “Performance Analysis of OFDM, W-OFDM and F-OFDM Under Rayleigh Fading Channel for 5G Wireless Communication,” 2020 3rd International Conference on Intelligent Sustainable Systems (ICISS), Thoothukudi, India, 2020, pp. 1172-1177, https://doi.org/10.1109/ICISS49785.2020.9316134 .
D. V. Bhimsing, and A. C. Bhagali, “Performance of channel estimation and equalization in OFDM system,” 2017 IEEE International Conference on Power, Control, Signals and Instrumentation Engineering (ICPCSI), Chennai, India, 2017, pp. 1003-1005, https://doi.org/10.1109/ICPCSI.2017.8391861 .
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
