Спосіб випереджувальної компенсації ефекту доплера при передачі ofdm сигналів

Спосіб випереджувальної компенсації ефекту Доплера при передачі OFDM сигналів, яким передбачено, що в режимі входження у зв'язок по прийнятому пілот-сигналу проводять оцінку доплерівського зсуву частоти, для кожної з піднесучих розраховують частотне виправлення, яке з протилежним знаком використовують при формуванні часових відліків цифро-аналогових перетворювачів у сеансі передачі сукупного OFDM сигналу, який відрізняється тим, що по отриманій оцінці частоти Доплера розраховують номінали піднесучих Fm , що підлягають випромінюванню, з такою умовою, щоб внаслідок впливу доплерівського ефекту піднесучі OFDM сигналу, прийнятого на рухомому об'єкті, розташовувалися в максимумах амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) фільтрів, синтезованих за допомогою швидкого перетворення Фур'є (ШПФ), при цьому застосовують розрахункове співвідношення: Корисна модель належить до техніки радіозв'язку і може бути використана в радіолініях зв'язку з мобільними абонентами, що рухаються з високою швидкістю. Однією з проблем, що обмежують можливості застосування OFDM сигналів у радіолініях зв'язку з рухомими об'єктами, наприклад, безпілотними літальними апаратами (БПЛА), є негативний вплив ефекту Допплера. Великі швидкості руху призводять до допплерівських зсувів частоти, що викликає погіршення якості прийому OFDM сигналів і може супроводжуватися втратою даних. Для рішення даної проблеми може бути використаний відомий метод компенсації допплерівського зсуву [1], що полягає у попередній навмисній зміні несучої частоти випромінюваного багаточастотного сигнального пакету у сторону, протилежну, напрямку очікуваного допплерівського зсуву. Таку компенсацію нескладно зробити в процесорі формування випромінюваних OFDM сигналів перед подачею їх на вхід цифро-аналогових перетворювачів (ЦАП). Початковим етапом компенсації впливу допплерівського зсуву частоти у відомому способі [1] є оцінка величини цього зсуву на етапі входження у зв'язок за допомогою пілот-сигналів. Для цього можуть використовуватися, наприклад, модифікації методів оцінювання [2, 3], у яких пошук невідомої оцінки періоду дискретизації АЦП заміняється пошуком допплерівської частоти Fp,dop пілот F m F0mF F F ,dop p p p 1 , де Fp - частота пілот-сигналу при відсутності до 46668 (11) UA (19) сигналу. Відомий спосіб втручання у процес формування сигналів на передачу може виконуватись у спрощеному вигляді [1], коли для всіх сигналів багаточастотного пакету використовується однаковий частотний зсув, оцінений за частотою пілотсигналу. Підставою для такого нехтування розбіжностями номіналів піднесучих частот у OFDM пакеті є відносно малі рівні частотних рознесень сигналів у порівнянні з абсолютним значенням несучої частоти. Частковий варіант виконання відомого способу передбачає розрахунок частотних виправлень для кількох ключових піднесучих, кожна з яких характеризує групу несучих частот. Зазначений спосіб компенсації допплерівського зсуву дозволяє лишити незмінними алгоритми демодуляції OFDM сигналів на приймальній стороні. Однак недоліком способу-аналогу є недостатньо висока точність компенсації допплерівського (13) U плерівського ефекту, F0m - центральна частота ШПФ-фільтра, яка відповідає m-й піднесучій, Fp,dop - доплерівська частота пілот-сигналу. 3 46668 зсуву, що обмежує швидкість передачі даних. Найбільш близьким за технічною сутністю до корисної моделі, що заявляється, є відомий спосіб випереджувальної компенсації допплерівського зсуву частоти [1], яким передбачено, що в режимі входження у зв'язок по прийнятому пілот-сигналу проводять оцінку допплерівського зсуву частоти Fdop , далі для кожної з піднесучих розраховують свій частотний зсув, для чого оцінку допплерівського зсуву частоти Fdop , яку отримано по пілотсигналу, перераховують у абсолютне значення радіальної швидкості рухомого носія за виразом Vr Fdop , де - довжина хвилі пілот-сигналу, далі для кожної і-ої піднесучої розраховують частотне виправлення за виразом Fdop,i Vr / i , яке з протилежним знаком використовується при формуванні часових відліків ЦАП у сеансі передачі даних, на завершення по розрахованих номіналах всіх піднесучих формують призначений для передачі сукупний OFDM сигнал. Спосіб-прототип дозволяє більш точно, порівняно зі способом-аналогом, врахувати допплерівський зсув частоти для кожної з під несучих. Недоліком способу-прототипу є наближений характер співвідношень, що використовують для розрахунку частотних виправлень, які мають компенсувати виникнення допплерівських зсувів піднесучих. З урахуванням сказаного, технічне завдання, що вирішується заявленою корисною моделлю, полягає у підвищенні точності розрахунку частотних виправлень для компенсації допплерівського зсуву піднесучих OFDM сигналу. Сутність корисної моделі полягає в тому, що по отриманій оцінці частоти Допплера розраховують номінали піднесучих Fm , що підлягають випромінюванню, з такою умовою, щоб внаслідок впливу допплерівського ефекту піднесучі OFDM сигналу, прийнятого на рухомому об'єкті, розташовувалися в максимумах амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) фільтрів, синтезованих за допомогою швидкого перетворення Фур'є (ШПФ), при цьому застосовують розрахункове співвідношення: F m F0mF F F ,dop p p p 1 , (1) де Fp - частота пілот-сигналу при відсутності допплерівського ефекту, F0m - центральна частота ШПФ-фільтра, яка відповідає m-й піднесучій, Fp,dop - допплерівська частота пілот-сигналу. Для більш повного розкриття суті заявленого способу доцільно розглянути проміжні викладення, що дозволили отримати співвідношення (1). Умову інваріантного до допплерівського зсуву розташовування піднесучих OFDM сигналу в максимумах АЧХ фільтрів, синтезованих за допомогою операції ШПФ, можна записати у вигляді: Fm Fm,dop F0m , (2) де Fm,dop - допплерівське зрушення піднесучої 4 Fm , знак якого визначається напрямком відносного руху об'єкта; F0m - центральна частота ШПФфільтра, що відповідає m-й піднесучій. З огляду на відомий зв'язок допплерівського зсуву частоти сигналу, отриманого з рухомого об'єкта, з радіальною швидкістю рухомого носія Vr mFm,dop , (3) де m - довжина хвилі m-ї піднесучої, розрахункове співвідношення (2) нескладно замінити еквівалентним: Fm VrFmc 1 F0m , (4) де с - швидкість світла. Звідси, шукана частота m-ї піднесучої при передачі на борт рухомого об'єкта, визначається з виразу 1 Fm F0m 1 Vr c 1 . (5) Щоб уникнути необхідності проміжного оцінювання радіальної швидкості, далі зручно скористатись відомою залежністю допплерівського зсуву частоти пілот-сигналу, отриманого з рухомого об'єкта, з радіальною швидкістю рухомого носія Vr pF ,dop , (6) p де p - довжина хвилі пілот-сигналу. Перепишемо вираз (6) у вигляді Vr Fp,dopFp 1c . (7) З урахуванням підстановки (7) до виразу (5) одержимо співвідношення (1), а саме: F m F0mF F F ,dop p p p 1 , де Fp - частота пілот сигналу за умови відсутності допплерівського ефекту. Таким чином, суттєвою відмінністю заявленого способу є застосування нового розрахункового співвідношення (1) для визначення частотних виправлень. Отриманий технічний результат полягає у підвищенні точності розрахунку частотних виправлень для компенсації допплерівського зсуву піднесучих OFDM сигналу. Практична реалізація заявленого способу зводиться до застосування у приймачі інформаційного повідомлення цифрового сигнального процесора чи програмованих матриць логічних елементів, наприклад, від фірми Xilinx, за допомогою яких мають виконуватись передбачені заявленим способом операції над відліками цифрових напруг призначених для передачі OFDM сигналів. Джерела інформації: 1. Слюсар В.І., Троцько О.О. Компенсація допплерівського зсуву частоти N-OFDM сигналів. // II Міжнародний науково-технічний симпозіум "Нові технології в телекомунікаціях" (ДУІКТ - КАРПАТИ '2009, с Випіків). Збірник тез. - Київ: Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій. 20-24 січня 2009. С 35. http://www.slyusar.kiev.ua/SLYUSAR_TROCKO_DUI CT_2009.pdf. - прототип. 2. Слюсар В.И. Измерение периода дискретизации АЦП по сигналу известной частоты // Радиоэлектроника - 1998. - N 5. - С. 43-47 (Изв. высш, 5 46668 учебн. заведений). http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1998_05.pdf. 3. Слюсар В.И. Измерение периода дискретизации АЦП по сумме гармонических воздействий// Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. - 1999. Том 42, №9. С. 19-25. http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_1999_9.pdf.3 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601