Похибки відновлення сигналів у багатоканальних системах зв’язку з ортогональною модуляцією

DOI: 10.31673/2412-4338.2022.027783

Анотація

Розглянуті похибки відновлення вихідних неперервних сигналів у  цифрових системах зв’язку з ортогональних модуляцією піднесучих з еквідистантним розташуванням  (так звана технологія OFDM). У якості науково-технічного підґрунтя проблеми застосовано теорію радіотехнічних кіл та сигналів. Проаналізовано спектри дискретних сигналів, досліджено вплив порушень умов теореми Котельникова та асимптотику похибок відновлення вихідних неперервних сигналів. Розроблено методи аналізу складених сигналів з довільним вибором частоти дискретизації рознесених піднесучих, отримані кількісні оцінки якості відновлення сигналів на приймальній стороні з використанням Евклідових відстаней. Показано, що при узгодженні величини частотного зсуву базисних функцій розкладання в ряд та шириною спектру основної та бічних пелюсток у спектрі вихідного сигналу можна розраховувати на мінімальний вплив взаємних завад та міжсимвольної інтерференції складеного сигналу. Встановлено, що коректний вибір частоти дискретизації OFDM-сигналів дозволяє підвищити точність відновлення сигналів на приймальній стороні та загальну ефективність системи безпроводового зв'язку. Крім того, при динамічній зміні числа членів ряду розкладання в безпроводових мережах зменшується вплив частотних колізій, пульсацій Гіббса та рівень внутрішньосистемних завад. Графічний аналіз результатів розкладання в ряд по квазіортогональній системі базисних функцій свідчить, що похибки відновлення вихідних сигналів можуть досягати неприйнятних величин. Встановлено також, що при розкладанні в неортогональний ряд з більшим числом членів ситуація з відновленням вихідних сигналів стає трохи більш придатною, але гарантії покращання ситуації з похибками відновлення можна дати тільки при поєднанні коректного вибору частоти дискретизації з числом членів розкладання в ряди. Ця проблема потребує додаткових досліджень аналітичного  та розрахункового характеру.     

Ключові слова: технологія OFDM, теорія радіотехнічних кіл та сигналів, теорема Котельникова, Евклідова відстань, нев’язки  відновлення вихідних неперервних сигналів.

Список використаних джерел

1. Клобукова Л.П. Асимптотичні характеристики багатоканальних систем доступу з ортогональною фільтрацією // Л.П.Клобукова, А.І. Торошанко – К.: ДУТ, Зв’язок, №2. С. 32 – 40.
2. Bibi, N., Kleerekoper, A., Muhammad, N., & Cheetham, B. (2016). Equation-Method for correcting clipping errors in OFDM signals. SpringerPlus, 5(1). doi:10.1186/s40064-016-2413-0
3. Liu Y. (Ed.) Tensors for Data Processing: Theory, Methods, and Applications, 1st Edition. - Academic Press, 2021. – 596 p.
4. Nadal, J., Nour, C. A., & Baghdadi, A. Design and Evaluation of a Novel Short Prototype Filter for FBMC/OQAM Modulation. IEEE Access, 2018, 6, p. 19610–19625.
5. Lowery, A. J. (2020). Spectrally efficient optical orthogonal frequency division multiplexing. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 378(2169), 20190180. doi:10.1098/rsta.2019.0180 10.1098/rsta.2019.0180
6. Liu A. Peak-to-Average Power Ratio of Multicarrier Faster-Than-Nyquist Signals: Distribution, Optimization and Reduction. // Liu, A., Peng, S., Song, L., Liang, X., Wang, K., & Zhang, Q. - IEEE Access, 6, 2018. - p. 11977–11987.
7. Short Range Optical Wireless Theory and Applications / Mohsen Kavehrad, M. I. Sakib Chowdhury, Zhou Zhou - Publisher: Wiley, Year: 2016 - 288 p.
8. Sheikh J. A. Multicarrier Modulated Signal for Cognitive Radio with Low Peak-toAverage Power Ratio // Javaid A Sheikh, Mehboob ul Amin, Shabir A Parrah, G. Mohiuddin Bhat - International Journal of Applied Mathematics, Electronics and Computers, IJAMEC, 2016, 4(4), p. 113-120
9. Orthogonal frequency division multiplexing with power distribution index modulation // A.T. Dogukan and E. Basar - ELECTRONICS LETTERS, 15th October 2020 56  No. 21  pp. 1156–1159.
10. Sarmiento, S., Altabas, J. A., Spadaro, S., & Lazaro, J. A. (2019). Experimental Assessment of 10Gbps 5G Multicarrier Waveforms for High-layer Split u-DWDM-PON-based Fronthaul. Journal of Lightwave Technology, 2019, p. 1–1.