Моделирование алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов и реализация наилучшего метода для канала с замираниями
Автор: Луферчик П.В., Конев А.Н., Богатырев Е.В., Галеев Р.Г.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 2 т.23, 2022 года.
Бесплатный доступ
Реализация эффективных систем связи с высокими скоростями передачи данных требует применения сигналов с высоким порядком модуляции. Современные тенденции развития систем связи направлены на применение ортогонального частотного мультиплексирования сигналов (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing), позволяющего гибко менять скорость передачи данных, уменьшить частотный ресурс за счет улучшения спектральной эффективности, а также боротся с частотно-селективными замираниями и селективными помехами. Однако цена такого решения также велика. Высокий пик-фактор (PAPR) OFDM сигналов накладывает требование к линейности аналогового тракта, существенно уменьшая КПД выходных усилителей передатчика и приемника, увеличивая габариты и электропотребление системы связи в целом. В данной статье представлено краткое описание современных алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов, таких как Amplitude Clipping and Filtering (АСF), Peak Shrinking and Interpolation (PSI), Peak Cancelation Crest-Factor Reduction (PC-CFR), Partial Transmit Sequence (PTS), Discrete Fourier Transform spread OFDM (DFT-s-OFDM), Active Constellation Extension (ACE), Tone Reservation (TR). Представлены результаты моделирования наиболее перспективных алгоритмов понижения пик-фактора для модуляций QPSK, QAM16, QAM64, QAM128 и QAM256 в составе OFDM сигнала. Разработан и промоделирован метод комбинации наиболее подходящих алгоритмов уменьшения пик-фактора. Приведена структурная схема метода, характеристики структурных блоков системы; описана реализация схемы алгоритма в программной среде Simulink. Практическая новизна работы заключается в возможности использования разработанного метода уменьшения пик-фактора в системах со сложными каналами связи, таких как системы тропосферной и ближнепольной магнитной связи, где наблюдается значительное влияние селективных помех, межсимвольной интерференции, частотно-селективных замираний. Также результаты данной работы позволят ориентироваться в большом количестве алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов и применить нужный алгоритм в конкретной задаче.
Пик-фактор, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, межсимвольная интерференция, цифровая обработка сигналов, канал с замираниями, тропосферная связь, ближнепольная магнитная связь
Короткий адрес: https://sciup.org/148324801
IDR: 148324801 | DOI: 10.31772/2712-8970-2022-23-2-177-188
Список литературы Моделирование алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов и реализация наилучшего метода для канала с замираниями
- Технология OFDM / М. Г. Бакулин, В. Б. Крейнделин, А. М. Шлома, А. П. Шумов. М.: Горячая линия - Телеком, 2017. 360 с.
- Sethy N., Swain S. BER Analysis of MIMI-OFDM system in different fading channel // International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management. 2013. Vol. 2, No. 4. P.405-409.
- BER Analysis of Clipping Process in the Forward Link of the OFDM-FDMA Communication System / H. G. Ryu, T. P. Hoa, N. T. Hieu, J. Jianxue // IEEE Transactions of Consumer Electronics. 2004. Vol. 50, No. 4. P. 1058-1064.
- Umesha G. B., Shanmukha Swamy M. N. Performance of OFDM System for Wireless Communication through Channel Estimation // International Journal of Electronics, Electrical and Computational System. 2017. Vol. 6, No. 1. P. 21-26.
- Hu M. K., Chen Xihong. New generation Troposcatter Communication Based on OFDM Modulation // Proceedings of the International Conference on Electronic Measurement & Instruments 2009 (ICEMI'09). Beijing (China), 2009. P. 164-167.
- Wang F. The Application of MIMO-OFDM System, in troposcatter communication // Proceedings of the International Conference on in Microwave and Millimeter Wave Technology, ICMMT 2008. Nanjing (China), 2008.
- Performnce of OFDM System Under Troposcatter Fading Channels / M. K. Hu, J. Z. Hu Sun, X. H. Chen, Q. Zhang // Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition). 2013. Vol. 43, No. 1. P. 212-216.
- Ding L. Memory polynomial predistorter based on the indirect learning architecture // Proc. of GLOBECOM. 2002. Vol. 1. P. 967-971.
- Mehdi Hosseinzadeh Aghdam, Abbas Ali Sharif. PAPR reduction in OFDM systems: An effcient PTS approach based on particle swarm optimization. Department of Computer Engineering, University of Bonab, Bonab, Iran.
- Singh M., Patra S. K. Partial transmit sequence optimization using improved harmony search algorithm for PAPR reduction in OFDM // ETRI J. 2017. No. 39 (6). P. 782-793.
- Lee B. M., Kim Y., R.P.F. Performance analysis of the clipping scheme with SLM technique for PAPR reduction of OFDM signals in fading channels // Wirel. Pers. Commun. 2012. No. 63 (2). P.331-344.
- DFT-Spread OFDM with Frequency Domain Reference Symbols / Alphan §ahin, Erdem Bala, Rui Yang, Robert L. Olesen // GLOBECOM 2017-2017 IEEE Global communications Conference.
- Filippo Tosato, Magnus Sandell, Makoto Tanahashi. Tone Reservation for PAPR Reduction: an Optimal Approach through Sphere Encoding. IEEE ICC 2016 - Signal Processing for Communications Symposium.
- Sandeepkumar Vangalaa , Anuradha Sundrub. Adaptive Clipping Active Constellation Extension for PAPR Reduction of OFDM/OQAM System. 6th International Conference On Advances In Computing & Communications, ICACC 2016, 6-8 September 2016, Cochin, India.
- Gayatri Sanadhya, Jitendra Yadvendra. PAPR Reduction Using PTS, SLM and Cuckoo Search Optimized Companding // 2018 2nd International Conference on Micro-Electronics and Telecommunication Engineering (ICMETE). 2018.P.168-175.
