Пристрій для прийому та передачі ofdm-сигналів

Реферат: Пристрій для прийому та передачі OFDM-сигналів містить передавальну частину та приймальну частину, блок розрахунку співвідношення сигнал-шум, блок сигналізації та управління. Передавальна частина містить завадостійкий кодер, символьний меппер, блок формування пілот-сигналів, блок модуляції піднесучих, блок розрахунку зворотного перетворення Фур'є, блок формування захисного інтервалу, блок цифро-аналогового перетворення, I/Q модулятор-перетворювач частоти, передаючу антену, приймальна частина містить приймальну антену, I/Q демодулятор-перетворювач частоти, блок аналоговоцифрового перетворення частоти, блок формування прямого перетворення Фур'є, демодулятор піднесучих, блок оцінки та корекції параметрів сигналу, символьний демемпер, завадостійкий декодер-перемежовувач. Вихід завадостійкого кодеру з'єднано з входом символьного меппера, а вихід символьного меппера з входом блока формування пілот-сигналів. Вихід блока формування пілот-сигналів з'єднано з входом блока модуляції під несучих, вихід якого з'єднано UA 107548 U (12) UA 107548 U з входом блока розрахунку зворотного перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом блока формування захисного інтервалу. Вихід блока формування захисного інтервалу з'єднано з входом блока цифро-аналогового перетворення, вихід якого з'єднано з входом I/Q модулятораперетворювача частоти, вихід I/Q модулятора-перетворювача частоти з'єднано з входом передаючої антени. Вихід приймальної антени з'єднано з входом I/Q демодулятораперетворювача частоти, вихід якого з'єднано з входом блока аналогово-цифрового перетворення частоти, вихід якого з'єднано з входом блока формування прямого перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом демодулятора піднесучих. Перший вихід демодулятора піднесучих з'єднано з входом блока оцінки та корекції параметрів сигналу, а другий вихід - з входом блока сигналізації та управління, вихід якого з'єднано з входом блока модуляції піднесучих, вихід блока оцінки та корекції параметрів сигналу з'єднано з входом символьного демемпера, вихід якого з'єднано з входом завадостійкого декодера-перемежовувача. Вихід блока розрахунку співвідношення сигнал-шум з'єднано з входом демодулятора піднесучих та входом блока модуляції під несучих. Передавальна та приймальна частини додатково містять блок адаптивного формування матриці субканалів. Блок адаптивного формування матриці субканалів передавальної частини з'єднано з блоком модуляції піднесучих, а блок адаптивного формування матриці субканалів приймальної частини з'єднано з демодулятором піднесучих. UA 107548 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі зв'язку, зокрема до спеціальної техніки зв'язку, а саме до систем передачі даних за допомогою бездротового зв'язку спеціального призначення. Відомий блок адаптивного формування матриці субканалів, що містить пристрій для формування матриці субканалу, блок визначення розмірності матриці субканалу, причому блок визначення розмірності субканалу послідовно з'єднано з входом пристрою для формування матриці субканалу [1]. До недоліків блока адаптивного формування матриці субканалів, який вибрано за аналог, є низька частотна та енергетична ефективність, що обумовлена відсутністю можливості адаптивного вибору сигнально-кодової конструкції в окремому субканалі. Найбільш близьким аналогом є пристрій для прийому та передачі OFDM-сигналів, що містить передавальну частину та приймальну частину, блок розрахунку співвідношення сигналшум, блок сигналізації та управління, причому передавальна частина містить завадостійкий кодер, символьний меппер, блок формування пілот-сигналів, блок модуляції піднесучих, блок розрахунку зворотного перетворення Фур'є, блок формування захисного інтервалу, блок цифроаналогового перетворення, I/Q модулятор-перетворювач частоти, передаючу антену, приймальна частина містить приймальну антену, I/Q демодулятор-перетворювач частоти, блок аналогово-цифрового перетворення частоти, блок формування прямого перетворення Фур'є, демодулятор піднесучих, блок оцінки та корекції параметрів сигналу, символьний демемпер, завадостійкий декодер-перемежовувач, при чому вихід завадостійкого кодеру з'єднано з входом символьного меппера, а вихід символьного меппера з входом блока формування пілот-сигналів, вихід блока формування пілот-сигналів з'єднано з входом блока модуляції піднесучих, вихід якого з'єднано з входом блока розрахунку зворотного перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом блока формування захисного інтервалу, вихід блока формування захисного інтервалу з'єднано з входом блока цифро-аналогового перетворення, вихід якого з'єднано з входом I/Q модулятора-перетворювача частоти, вихід I/Q модулятора-перетворювача частоти з'єднано з входом передаючої антени, вихід приймальної антени з'єднано з входом I/Q демодулятораперетворювача частоти, вихід якого з'єднано з входом блока аналогово-цифрового перетворення частоти, вихід якого з'єднано з входом блока формування прямого перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом демодулятора піднесучих, при цьому перший вихід демодулятора піднесучих з'єднано з входом блока оцінки та корекції параметрів сигналу, а другий вихід з входом блока сигналізації та управління, вихід якого з'єднано з входом блока модуляції піднесучих, вихід блока оцінки та корекції параметрів сигналу з'єднано з входом символьного демемпера, вихід якого з'єднано з входом завадостійкого декодераперемежовувача, вихід блока розрахунку співвідношення сигнал-шум з'єднано з входом демодулятора піднесучих та входом блока модуляції піднесучих. [2] До недоліків цього пристрою для прийому та передачі OFDM-сигналів є низька енергетична, частотна ефективність та низька скритність. В основу корисної моделі по поставлена задача шляхом додаткового введення блока адаптивного формування матриці субканалів у приймальну та передавальну частину, підвищити енергетичну та частотну ефективність, забезпечити підвищення завадостійкості та скритності, а як наслідок підвищити стійкість функціонування системи військового зв'язку. Поставлена задача вирішується завдяки введенню блока адаптивного формування матриці субканалів що забезпечує: адаптивне формування матриці субканалів шляхом відключення формувачів матриць, тим самим звужуючи або розширюючи частотний діапазон сигналу OFDM (відповідно зменшуючи або збільшуючи кількість субканалів), що необхідно для підвищення енергетичної та частотної ефективності радіозасобів умовах активної радіоелектронної протидії; здійснювати більш ефективну оцінку каналу зв'язку шляхом розбиття інтервалу оцінювання на М-інтервалів. Суть корисної моделі в пристрої 1 для прийому та передачі OFDM-сигналів, що містить передавальну 2 частину та приймальну 3 частину. Передавальна 2 частина містить завадостійкий 4 кодер, символьний 5 меппер, блок 6 формування пілот-сигналів, блок 7 модуляції піднесучих, блок 8 адаптивного формування матриці субканалів, блок 9 розрахунку зворотнього перетворення Фур'є, блок 10 формування захисного інтервалу, блок 11 цифроаналогового перетворення, I/Q 12 модулятор-перетворювач частоти, передаюча 13 антена. Приймальна 3 частина містить приймальну 14 антену, I/Q 15 демодулятор-перетворювач частоти, блок 16 формування прямого перетворення Фур'є, блок 17 аналогово-цифрового перетворення частоти, блок 18 адаптивного формування матриці субканалів, демодулятор 19 піднесучих, блок 20 оцінки та корекції параметрів сигналу, символьний 21 демемпер, завадостійкий 22 декодер-перемежовувач. Пристрій 1 для прийому та передачі OFDM - сигналів 1 UA 107548 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 містить блок 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум, блок 24 сигналізації та управління, при цьому вихід завадостійкого 4 кодеру з'єднано з входом символьного 5 меппера, а вихід символьного 5 меппера з входом блока 6 формування пілот-сигналів; вхід блока 7 модуляції піднесучих з'єднано з виходами блока 6 формування пілот-сигналів та блока 8 адаптивного формування матриці субканалів, блока 24 сигналізації та управління, блока 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум; вихід блока 7 модуляції піднесучих з'єднано з входом 9 блока розрахунку зворотного перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом блока 10 формування захисного інтервалу, вихід якого з'єднано з входом блока 11 цифро-аналогового перетворення, вихід якого послідовно з'єднано з входом I/Q 12 модулятора-перетворювача частоти, вихід якого послідовно з'єднано з входом передаючої 13 антени, вихід якої послідовно з'єднано з входом 14 приймальної антени; один вихід 14 приймальної антени послідовно з'єднано з входом блока 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум, а другий вихід з'єднано з входом I/Q 15 демодулятора-перетворювача частоти, вихід якого послідовно з'єднано з входом блока 16 аналогово-цифрового перетворення частоти, вихід якого послідовно з'єднано з входом 17 блока формування прямого перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом демодулятора 19 піднесучих. Вхід демодулятора 19 піднесучих з'єднано з виходом блока 18 адаптивного формування матриці субканалів та з виходом блока 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум; один вихід демодулятора 19 піднесучих з'єднано з входом блока 20 оцінки та корекції параметрів сигналу, а другий вихід з входом блока 24 сигналізації та управління; вихід блока 20 оцінки та корекції параметрів сигналу з'єднано з входом символьного 21 демемпера, вихід якого з'єднано з входом завадостійкого 22 декодера-перемежовувача, відрізняється тим, що передавальна 2 та приймальна частини 3 додатково містять блок 8 (18) адаптивного формування матриці субканалів, при цьому блок 8 адаптивного формування матриці субканалів передавальної частини з'єднано з блоком 7 модуляції піднесучих, а блок 18 адаптивного формування матриці субканалів приймальної частини з'єднано з демодулятором піднесучих. Порівняння запропонованої корисної моделі з найближчим аналогом, дозволяє зробити висновок, що пристрій для прийому та передачі OFDM - сигналів додатково містить блок адаптивного формування матриці субканалів в передавальній частині та блок адаптивного формування матриці субканалів в приймальній частині. Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслення, на якому наведена функціональна схема запропонованої системи. Пристрій для прийому та передачі OFDM - сигналів працює наступним чином: Інформаційна послідовність в передавальній 2 частині надходить на вхід завадостійкого 4 кодера-перемежовувача, що виконує функцію завадостійкого кодування, перемежування біт, перекомпоновку в залежності від розміру алфавіту сигнального сузір'я. Далі інформаційна послідовність надходить на вхід символьного 5 меппера, що виконує функцію модуляції інформаційних піднесучих OFDM-символа, що передається, за законом використовуваної маніпуляції, в результаті чого утворюється послідовність комплексних амплітуд. З виходу символьного 5 меппера інформаційна послідовність надходить на вхід блока 6 формування пілот-сигналів, де здійснюється модуляція пілотних піднесучих. Для кожної пілотної піднесучої формується комплексна амплітуда. Частотні позиції пілотних піднесучих та їх комплексні амплітуди визначаються у відповідності з початковим алгоритмом роботи. Блок 7 модуляції піднесучих виконує функцію додаткового прямого розширення спектру кожної піднесучої елементами бінарної послідовності. Додаткове пряме розширення спектра піднесучих відбувається при надходженні з блока 24 сигналізації та управління службової послідовності про зниження співвідношення сигнал/завада. Блок 8 адаптивного формування матриці субканалів здійснює адаптивне формування матриці субканалів шляхом відключення формувачів матриць, тим самим звужуючи або розширюючи частотний діапазон сигналу OFDM (відповідно зменшуючи або збільшуючи кількість субканалів), що необхідно для підвищення енергетичної та частотної ефективності радіозасобів в умовах активної радіоелектронної протидії. Надає інформацію про номери піднесучих, які підлягають модуляції. Також на блок 7 модуляції піднесучих надходить керуюча послідовність з блока 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум, що аналізує завадову обстановку та формує кількісну оцінку співвідношення сигнал/шум для формування відповідних команд блоком 24 сигналізації та управління. З блока 7 модуляції піднесучих інформаційна послідовність надходить на блок 9 розрахунку зворотного перетворення Фур'є, де відбувається функція формування послідовності часових дискретних відміток квадратурних компонент OFDM-символу, що передається (інакше кажучи зазначений блок виконує функцію перетворення OFDM-символу з частотної в часову область). 2 UA 107548 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 З виходу блока 9 розрахунку зворотного перетворення Фур'є інформаційна послідовність надходить на вхід блока 10 формування захисного інтервалу, де відбувається формування та додавання циклічного префіксу (захисного інтервалу), з виходу якого інформаційна послідовність на вхід блока 11 цифро-аналогового перетворення, що виконує функцію формування квадратурного компоненту сигналу в аналогову форму. Після зазначеного перетворення інформаційна послідовність з виходу блока 11 цифроаналогового перетворення надходить на вхід I/Q 12 модулятора-перетворювача частоти який виконує функцію перенесення спектру OFDM-сигналу на потрібну несучу частоту у відповідності до заданого частотного діапазону (іншими словами зазначений блок виконує функцію балансного зміщення квадратурних компонент з переносом спектра сигналу на несучу частоту). З виходу I/Q 12 модулятора-перетворювача частоти сигнал надходить на вхід 13 передаючої антени де відбувається випромінювання інформаційної послідовності у навколишнє середовище. На приймальній стороні переданий сигнал надходить на вхід 14 приймальної антени, що виконує функцію приймання випроміненого сигналу та його первинну обробку. З виходу приймальної 14 антени прийнятий сигнал надходить на вхід блока 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум для аналізу завадової обстановки та на вхід I/Q 15 демодулятораперетворювача частоти, що виконує функцію попередньої частотної селекції, підсилення та перенесення спектру сигналу на нульову частоту з виділенням квадратурних компонент І тa Q. З виходу I/Q 15 демодулятора-перетворювача частоти інформаційна послідовність надходить на вхід блока 16 аналогово-цифрового перетворення частоти, що виконує функцію дискретизації аналогового сигналу з послідуючим перетворенням у цифрову форму. З блока 16 аналогово-цифрового перетворення частоти інформаційна послідовність надходить на вхід блока 17 формування прямого перетворення Фур'є, де виконується функція формування комплексних амплітуд приймаємих OFDM-символів. З виходу блока 17 формування прямого перетворення Фур'є інформаційна послідовність надходить на вхід демодулятора 19 піднесучих), де виконується відновлення сигналізаційної інформації, що передається, шляхом накладання послідовності, що надходить з блока 18 адаптивного формування матриці субканалів для виділення інформаційної послідовності. Також на вхід демодулятора 19 піднесучих надходить службова послідовність з блока 23 розрахунку співвідношення сигнал-шум, який формує службову послідовність про завадову обстановку на приймальній стороні для більш коректного прийому інформації. З виходу демодулятора 19 піднесучих інформація про стан завадової обстановки надходить на вхід блока 24 сигналізації та управління для здійснення коректування сигнально-кодової послідовності на передавальній стороні системи. З виходу демодулятора 19 піднесучих інформаційна послідовність надходить на вхід блока 20 оцінки та корекції параметрів сигналу, що виконує функцію оцінки та компенсація викривлень частотного спектра по пілот-сигналах. З виходу блока 20 оцінки та корекції параметрів сигналу інформаційна послідовність надходить на вхід 21 символьного демемпера, що виконує функцію демодуляції інформаційних піднесучих OFDM-символу, що передається. З виходу символьного 21 демемпера інформаційна послідовність надходить на вхід завадостійкого декодера-перемежовувача, що виконує функцію завадостійкого декодування, деперемежування біт, перекомпоновку в залежності від розміру алфавіту від виду та розмірності маніпуляції. Підвищення ефективності застосування пристрою для прийому та передачі OFDM-сигналів, що запропонований, у порівнянні з найближчим аналогом, досягається за рахунок додаткового введення блока адаптивного формування матриці субканалів, що дозволяє підвищити енергетичну та частотну ефективність, забезпечити підвищення завадостійкості та скритності, а як наслідок підвищити стійкість функціонування системи військового зв'язку. Джерела інформації: 1. Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом „Вильяме", 2004. - 1104 с.- аналог. 2. Wahid Tarokh. New Direction in Wireless Communications Research. - Springer, 2009. найближчий аналог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Пристрій для прийому та передачі OFDM-сигналів, що містить передавальну частину та приймальну частину, блок розрахунку співвідношення сигнал-шум, блок сигналізації та 3 UA 107548 U 5 10 15 20 25 управління, причому передавальна частина містить завадостійкий кодер, символьний меппер, блок формування пілот-сигналів, блок модуляції піднесучих, блок розрахунку зворотного перетворення Фур'є, блок формування захисного інтервалу, блок цифро-аналогового перетворення, I/Q модулятор-перетворювач частоти, передаючу антену, приймальна частина містить приймальну антену, I/Q демодулятор-перетворювач частоти, блок аналогово-цифрового перетворення частоти, блок формування прямого перетворення Фур'є, демодулятор піднесучих, блок оцінки та корекції параметрів сигналу, символьний демемпер, завадостійкий декодер-перемежовувач, причому вихід завадостійкого кодера з'єднано з входом символьного меппера, а вихід символьного меппера з входом блока формування пілот-сигналів, вихід блока формування пілот-сигналів з'єднано з входом блока модуляції під несучих, вихід якого з'єднано з входом блока розрахунку зворотного перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом блока формування захисного інтервалу, вихід блока формування захисного інтервалу з'єднано з входом блока цифро-аналогового перетворення, вихід якого з'єднано з входом I/Q модулятораперетворювача частоти, вихід I/Q модулятора-перетворювача частоти з'єднано з входом передаючої антени, вихід приймальної антени з'єднано з входом I/Q демодулятораперетворювача частоти, вихід якого з'єднано з входом блока аналогово-цифрового перетворення частоти, вихід якого з'єднано з входом блока формування прямого перетворення Фур'є, вихід якого з'єднано з входом демодулятора піднесучих, при цьому перший вихід демодулятора піднесучих з'єднано з входом блока оцінки та корекції параметрів сигналу, а другий вихід з входом блока сигналізації та управління, вихід якого з'єднано з входом блока модуляції піднесучих, вихід блока оцінки та корекції параметрів сигналу з'єднано з входом символьного демемпера, вихід якого з'єднано з входом завадостійкого декодераперемежовувача, вихід блока розрахунку співвідношення сигнал-шум з'єднано з входом демодулятора піднесучих та входом блока модуляції під несучих, який відрізняється тим, що передавальна та приймальна частини додатково містять блок адаптивного формування матриці субканалів, при цьому блок адаптивного формування матриці субканалів передавальної частини з'єднано з блоком модуляції піднесучих, а блок адаптивного формування матриці субканалів приймальної частини з'єднано з демодулятором піднесучих. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4