Пристрій фільтрації початкових фаз складових ofdm-сигналу при обробці “в цілому”

Реферат: Пристрій фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці "в цілому", до складу якого входять: перший, другий та третій перемножувачі, інтегратор, вирішуючий пристрій, симетричний двосторонній обмежувач, елемент фазового зсуву на кут  2 , реактивний елемент, опорний генератор. Введено N  1 блоків, кількість яких дорівнює кількості піднесучих частот, входи яких з'єднані за допомогою суматора та генератора псевдовипадкової послідовності ГПВП, який перемножується із вхідним спостереженням y y , причому на виході пристроїв перемноження спостереження y y на N піднесучих коливань формуються N впливів напруг, що за допомогою реактивного елемента коригують початкову фазу опорного генератора, тобто завдяки аналітичному зв'язку початкових фаз піднесучих частот на передавальній стороні у коригуванні початкової фази опорного генератора на приймальній стороні рівнозначно приймають участь усі спостереження. UA 88964 U (54) ПРИСТРІЙ ФІЛЬТРАЦІЇ ПОЧАТКОВИХ ФАЗ СКЛАДОВИХ OFDM-СИГНАЛУ ПРИ ОБРОБЦІ "В ЦІЛОМУ" UA 88964 U UA 88964 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв фільтрації початкових фаз складових OFDMсигналу (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - ортогональне частотне розділення та мультиплексування) і може бути використана при демодуляції сигналів у радіозасобах спеціального призначення та інших приймально-передавальних пристроях з використанням сигналів з OFDM, що повинні мати підвищену завадостійкість. При цьому вважається, що має місце детермінований зв'язок між початковими фазами окремих піднесучих частот складових OFDM-сигналу на передавальній стороні. Найбільш близьким технічним рішенням, яке вибрано за прототип, є демодулятор кореляційного прийому сигналу двостанової фазової маніпуляції (ФМ-2), до складу якого входить схема фазового автопідлаштування частоти (ФАГТЧ). Прототип містить перший (1), другий (2) та третій (3) перемножувачі, інтегратор (4), вирішуючий пристрій (5), симетричний двосторонній обмежувач (6), елемент фазового зсуву на кут  2 (7), реактивний елемент (8), опорний генератор (9), причому перший та другий входи першого (1) перемножувача є входами сигналу спостереження y t та опорного генератора (9), вихід першого (1) перемножувача підключений до входу інтегратора (4), вихід інтегратора (4) підключений до входу вирішуючого пристрою (5) та до входу елемента симетричного двостороннього обмежувача (6), вихід елемента симетричного двостороннього обмежувача (6) підключений до другого входу другого (2) перемножувача, вихід другого (2) перемножувача підключений до входу елемента фазового зсуву на кут  2 (7), вихід елемента фазового зсуву на кут  2 (7) підключений до першого входу третього (3) перемножувача, перший вхід третього (3) перемножувача є входом сигналу спостереження y t , вихід третього (3) перемножувача підключений до входу реактивного елемента (8), вихід реактивного елемента (8) підключений до входу опорного генератора (9), вихід опорного генератора (9) підключений до першого входу другого (2) перемножувача. Схема прототипу працює наступним чином. На виході пристрою перемноження спостереження y t на несуче коливання формується напруга, що за допомогою реактивного елемента коригує початкову фазу опорного генератора. Наявність плинного вагового зворотного зв'язку забезпечує зняття маніпуляції фази по закону повідомлення, що передається, та здійснення оптимального приймання протилежних сигналів. Технічне рішення прототипу полягає в тому, що сигнал являє собою одну несучу частоту і в процесі обробки сигналу початкова фаза опорного коливання коригується шляхом порівняння деманіпульованого спостереження з цим опорним коливанням [1]. Але даний пристрій, який вибрано за прототип, не розповсюджується у випадку, коли сигнал складається з деякої кількості аналітично пов'язаних за початковими фазами піднесучих частот. У цьому випадку з'являється можливість оцінювання аналітично пов'язаних початкових фаз складових OFDM-сигналу шляхом фільтрації "в цілому" на основі "групового" спостереження всіх піднесучих частот або деякої кількості їх взаємно корельованих груп. Задача вирішення корисної моделі полягає в тому, що в основі роботи пристрою фільтрації початкових фаз піднесучих частот, лежить обробка сигналу "в цілому". Тобто на основі "групового" спостереження за усіма піднесучими частотами виконується корекція початкової фази опорного генератора, єдиного для всіх піднесучих частот. Це забезпечує підвищену завадостійкість процесу демодуляції складових OFDM-сигналу у порівнянні з прототипом [1], коли оцінювання початкової фази виконується на єдиній частоті або на кожній із частот окремо і незалежно. Таким чином, пристрій фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці "в цілому", що заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". На кресленні зображена структурна схема пристрою фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці "в цілому". Суть пристрою фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці "в цілому", що заявляється, пояснюється за допомогою структурної схеми, яка містить перший (1), другий (2), третій (3), четвертий (4), п'ятий (5), шостий (6) та сьомий (7) перемножувачі, перший (8) та другий (9) інтегратори, перший (10) та другий (11) вирішуючі пристрої, генератор псевдовипадкової послідовності (12), перший (13) та другий (14) симетричні двосторонні обмежувачі, перший (15) та другий (16) елементи фазового зсуву на кут  2 , суматор (17), реактивний елемент (18), блок формування опорних коливань (19), причому перший та другий входи першого (1) перемножувача є входами сигналу спостереження y t та генератора псевдовипадкової послідовності (12) і є входом пристрою фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці "в цілому", вихід першого (1) перемножувача підключений до перших входів другого (2), четвертого (4), п'ятого (5) та сьомого (7) перемножувачів, вихід 1 UA 88964 U 5 10 15 20 25 30 35 40 другого (2) перемножувача підключений до входу першого інтегратора (8), вихід першого інтегратора (8) підключений до входу першого вирішуючого пристрою (10) та до входу першого елемента симетричного двостороннього обмежувача (13), вихід першого елемента симетричного двостороннього обмежувача (13) підключений до другого входу третього (3) перемножувача, вихід третього (3) перемножувача підключений до входу першого елемента фазового зсуву на кут  2 (15), вихід першого елемента фазового зсуву на кут  2 (15) підключений до другого входу четвертого (4) перемножувача, вихід четвертого (4) перемножувача підключений до входів суматора (17), вихід п'ятого (5) перемножувача підключений до входу другого інтегратора (9), вихід другого інтегратора (9) підключений до входу другого вирішуючого пристрою (11) та до входу другого елемента симетричного двостороннього обмежувача (14), вихід другого елемента симетричного двостороннього обмежувача (14) підключений до другого входу шостого (6) перемножувача, вихід шостого (6) перемножувача підключений до входу другого елемента фазового зсуву на кут  2 (16), вихід другого елемента фазового зсуву на кут  2 (16) підключений до другого входу сьомого (7) перемножувача, вихід сьомого (7) перемножувача підключений до входів суматора (17), вихід суматора (17) підключений до входу реактивного елемента (18), вихід реактивного елемента (18) підключений до входу блока формування опорних коливань (19), вихід блока формування опорних коливань (19) підключений до других входів другого (2) та п'ятого (5) перемножувачів та підключений до перших входів третього (3) та шостого (6) перемножувачів. Фільтрація початкових фаз піднесучих частот, на відміну від [1], виконується наступним чином. На виході пристроїв перемноження спостереження y t на низку піднесучих коливань формується сума впливів напруг, що за допомогою реактивного елемента коригує початкову фазу опорного генератора. Тобто, завдяки аналітичному зв'язку початкових фаз піднесучих на передавальній стороні у коригуванні початкової фази опорного генератора на приймальній стороні рівнозначно приймають участь усі спостереження, кількість яких дорівнює кількості піднесучих частот. Якщо початкові фази піднесучих частот прийнятого сигналу співпадають з початковими фазами піднесучих частот, що формуються на передавальній стороні, то коригування початкової фази опорного генератора приймача, з якого формуються аналітично пов'язані за початковими фазами опорні під несучі частоти, не потрібне. Якщо початкові фази піднесучих частот прийнятого й переданого сигналу не співпадають з результатами "групового" спостереження, тоді початкові фази коригуються шляхом підсумовування результатів незбіжності та їх впливу на початкову фазу опорного генератора. Використання запропонованого пристрою фільтрації (оцінювання) початкової фази забезпечить підвищення завадостійкості процесу демодуляції OFDM-сигналу у порівнянні з існуючими за рахунок того, що на передавальній стороні передбачений аналітичний зв'язок між початковими фазами піднесучих, а в процедуру оцінювання початкової фази опорного генератора залучено все спостереження. Суть корисної моделі пояснюється таким прикладом. Приклад Припустимо, що на вході пристрою присутнє спостереження виду: 2n  y t   [si (ri ,  i , t )  ni ( t )]  i1 2n (1)   {(1) A i cos[(0  i)t  ]  ni ( t )} ri i1 , де: y t - вхідне спостереження; 45 i  12 - номер по порядку; , Si  i - та піднесуча частота сигналу; ri  {0,1} - значення дискретного параметра корисного сигналу;   i - багатокомпонентний дифузійний марківський процес,  i  [0 , i, , A i ]T 2 UA 88964 U A i - амплітуда сигналу; 0 - робоча частота сигналу; 1 2T  - фаза сигналу; T - знак транспонування; t  tk 1, tk ; k  12,3,... - номер тактового інтервалу; ,   5 ni ( t ) - адитивний білий гаусівський шум з односторонньою спектральною щільністю , n потужності N0i, i  12 . 10 15 Загальновідомо, що кількість складових OFDM-сигналу - це число 2n , при цьому зазвичай використовуються значення від n  8 до n  11. Не виключене застосування сигналів з іншими розмірностями. Тому розмірковування виконаємо для найпростішого n  1, звертаючись при необхідності до методу індукції. На цьому етапі з метою спрощення викладення й розуміння матеріалу припустимо, що у  , n векторі  i неперервних параметрів OFDM-сигналу оцінка амплітуд A i , i  12 , не знадобиться (нехай на кожній із піднесучих застосовується фазова модуляція кратності 2. Будемо із цієї , n причини також вважати, що ni (t)  n(t );N0i  N0i  12 . 20 Тоді, для прикладу, коли у нас присутні дві піднесучі частоти (n  1) рівняння фільтрації початкової фази  , має вигляд: 2k  2    y t A i sin[( 0  i)t  *]  N0 i1 (2) 2A i t  th  y t cos[(0  i)   *]d N0 tk 1 , t  [t k1t k ) де: - апостеріорна дисперсія фази  ;   - похідна початкової фази сигналу, загальна для усіх піднесучих частот;  * - оцінка фази;  - змінна інтегрування. З рівняння (2) видно, що зняття маніпуляції за допомогою плинного вагового зворотного зв'язку в двох OFDM-підканалах відбувається незалежно у результаті формування різниць K  25 , апостеріорних мір станів індивідуальних двійкових дискретних перетворень ri  0,1; i  12 . Разом 30 з цим фільтрація (оцінювання) початкової фази  опорного коливання відбувається на основі "групового" спостереження. При цьому правило прийняття рішення щодо станів дискретних параметрів має вигляд: t ri0rect   y t cos[(0  i)   *]d, i  1 2 ,  t k 1    . 35 (3) Пристрій фільтрації, що пропонується, може бути впроваджений на вже існуючих радіозасобах, що працюють з OFDM-сигналами, або використаний при розробці нових засобів з технологією OFDM. 1. Тихонов В.И. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процессов / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов, В.А. Смирнов: том № 7 -Радиотехника и электроника, 1978.-1441-1452 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Пристрій фільтрації початкових фаз складових OFDM-сигналу при обробці "в цілому", до складу якого входять: перший, другий та третій перемножувачі, інтегратор, вирішуючий пристрій, симетричний двосторонній обмежувач, елемент фазового зсуву на кут  2 , реактивний елемент, опорний генератор, причому перший та другий входи першого перемножувача є 3 UA 88964 U 5 10 15 входами сигналу спостереження y t та опорного генератора, вихід першого перемножувача підключений до входу інтегратора, вихід інтегратора підключений до входу вирішуючого пристрою та до входу елемента симетричного двостороннього обмежувача, вихід елемента симетричного двостороннього обмежувача підключений до другого входу другого перемножувача, вихід другого перемножувача підключений до входу елемента фазового зсуву на кут  / 2 , вихід елемента фазового зсуву на кут  / 2 підключений до другого входу третього перемножувача, перший вхід третього перемножувача є входом сигналу спостереження y y , вихід третього перемножувача підключений до входу реактивного елемента, вихід реактивного елемента підключений до входу опорного генератора, вихід опорного генератора підключений до першого входу другого перемножувача, тобто на виході пристрою перемноження спостереження y y та несучого коливання формується напруга, що за допомогою реактивного елемента коригує початкову фазу опорного генератора, який відрізняється тим, що введено N  1 блоків, кількість яких дорівнює кількості піднесучих частот, входи яких з'єднані за допомогою суматора та генератора псевдовипадкової послідовності ГПВП, який перемножується із вхідним спостереженням y y , причому на виході пристроїв перемноження спостереження y y на N піднесучих коливань формуються N впливів напруг, що за допомогою 20 реактивного елемента коригують початкову фазу опорного генератора, тобто завдяки аналітичному зв'язку початкових фаз піднесучих частот на передавальній стороні у коригуванні початкової фази опорного генератора на приймальній стороні рівнозначно приймають участь усі спостереження. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4