Мультиплексирование с неортогональным частотным разделением каналов

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) В этой статье слишком много ссылок на первоисточники . Пожалуйста, улучшите это, добавив вторичные или третичные источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья может быть слишком технической, чтобы ее могло понять большинство читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технические детали. ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Мультиплексирование с неортогональным частотным разделением ( N-OFDM ) - это метод кодирования цифровых данных на множестве несущих частот с неортогональными интервалами между частотами поднесущих. ^{[1] [2] [3]} Сигналы N-OFDM могут использоваться в системах связи и радиолокационных системах.

Система поднесущих [ править ]

Нижние частоты эквивалентного N-OFDM сигнал выражаются в виде: ^{[3] [2]}

${\ Displaystyle \ \ Nu (T) = \ сумма _ {к = 0} ^ {N-1} X_ {k} e ^ {j2 \ pi \ alpha kt / T}, \ quad 0 \ leq t <T, }$

где - символы данных, - количество поднесущих, - время символа N-OFDM . Разнос поднесущих для  делает их неортогональными в течение каждого периода символа.${\ displaystyle {X_ {k}}}$${\ displaystyle N}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle \ alpha / T}$${\ Displaystyle \ альфа <1}$

История [ править ]

История теории сигналов N-OFDM началась в 1992 году с патента Российской Федерации № 2054684. ^[1] В этом патенте Вадим Слюсарь предложил 1-й метод оптимальной обработки сигналов N-OFDM после быстрого преобразования Фурье (БПФ). .

В связи с этим необходимо сказать, что В. Козек и А.Ф. Молиш писали в 1998 г. о сигналах N-OFDM, о том, что «невозможно восстановить информацию из принятого сигнала даже в случае идеального канала».^[4]${\ Displaystyle \ альфа <1}$

В 2001 году В. Слюсарь предложил неортогональную частотную цифровую модуляцию (N-OFDM) как альтернативу OFDM для систем связи. ^[5]

Следующая публикация об этом методе имеет приоритет в июле 2002 г. ^[2] перед докладом на конференции, посвященным SEFDM, I. Darwazeh и MRD Rodrigues (сентябрь 2003 г.). ^[6]

Преимущества N-OFDM [ править ]

Несмотря на повышенную сложность демодуляции сигналов N-OFDM по сравнению с OFDM , переход к неортогональному размещению частот поднесущих дает несколько преимуществ:

1. более высокая спектральная эффективность, что позволяет уменьшить полосу частот, занимаемую сигналом, и улучшить электромагнитную совместимость многих терминалов;
2. адаптивная отстройка от помех, сосредоточенных по частоте, путем изменения номинальных частот поднесущих; ^[7]
3. возможность учета доплеровских частотных сдвигов поднесущих при работе с абонентами, движущимися на высоких скоростях;
4. снижение пик-фактора смеси многочастотных сигналов.

Идеализированная модель системы [ править ]

В этом разделе описывается простая идеализированная модель системы N-OFDM, подходящая для неизменного во времени канала AWGN ^[8]

Передатчик сигналов N-OFDM [ править ]

Сигнал несущей N-OFDM представляет собой сумму количества неортогональных поднесущих, при этом данные основной полосы частот на каждой поднесущей модулируются независимо, обычно с использованием некоторого типа квадратурной амплитудной модуляции (QAM) или фазовой манипуляции (PSK). Этот составной сигнал основной полосы частот обычно используется для модуляции основной РЧ несущей.

${\ Displaystyle \ scriptstyle s [п]}$представляет собой последовательный поток двоичных цифр. Путем обратного мультиплексирования они сначала демультиплексируются в параллельные потоки, и каждый из них отображается в (возможно, сложный) поток символов с использованием некоторой совокупности модуляции ( QAM , PSK и т. Д.). Обратите внимание, что комбинации могут быть разными, поэтому некоторые потоки могут нести более высокую скорость передачи данных, чем другие.${\ displaystyle \ scriptstyle N}$

Цифровой сигнальный процессор (DSP) вычисляется на каждом наборе символов, давая набор комплексных отсчетов во временной области. Затем эти отсчеты стандартным способом квадратурно- смешиваются с полосой пропускания. Реальные и мнимые компоненты сначала преобразуются в аналоговую область с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП); аналоговые сигналы затем используются для модуляции косинусных и синусоидальных волн на несущей частоте соответственно. Затем эти сигналы суммируются, чтобы получить сигнал передачи .${\ displaystyle \ scriptstyle f_ {c}}$${\ displaystyle \ scriptstyle s (t)}$

Демодуляция [ править ]

Получатель [ править ]

Приемник улавливает сигнал , который затем квадратурно смешивается до основной полосы частот с использованием косинусных и синусоидальных волн на несущей частоте . Это также создает сигналы с центром , поэтому фильтры нижних частот используются для их подавления. Затем сигналы основной полосы частот дискретизируются и оцифровываются с использованием аналого-цифровых преобразователей (АЦП), а прямое БПФ используется для обратного преобразования в частотную область.${\ Displaystyle \ scriptstyle г (т)}$${\ displaystyle \ scriptstyle 2f_ {c}}$

Это возвращает параллельные потоки, которые используются в соответствующем детекторе символов .${\ displaystyle \ scriptstyle N}$

Демодуляция после БПФ [ править ]

Первый метод оптимальной обработки сигналов N-OFDM после БПФ был предложен в 1992 г. ^[1]

Демодуляция без БПФ [ править ]

Демодуляция с использованием образцов АЦП [ править ]

Метод оптимальной обработки сигналов N-OFDM без БПФ был предложен в октябре 2003 года. ^{[3] [9]} В этом случае могут использоваться выборки АЦП .

Демодуляция после дискретного преобразования Хартли [ править ]

N-OFDM + MIMO [ править ]

Комбинация технологий N-OFDM и MIMO аналогична OFDM. Для построения системы MIMO может использоваться цифровая антенная решетка в качестве передатчика и приемника сигналов N-OFDM.

Fast-OFDM [ править ]

Метод Fast-OFDM ^{[10] [11] [12]} был предложен в 2002 году. ^[13]

FBMC [ править ]

FBMC - это многочастотная модуляция банка фильтров. ^{[14] [15] [16]} В качестве примера FBMC можно рассмотреть вейвлет N-OFDM.

Вейвлет N-OFDM [ править ]

N-OFDM стал технологией для связи по линиям электропередач (PLC). В этой области исследований вводится вейвлет-преобразование, заменяющее ДПФ как метод создания неортогональных частот. Это связано с преимуществами вейвлетов, которые особенно полезны на зашумленных линиях электропередач. ^[17]

Для создания сигнала отправителя вейвлет N-OFDM использует банк синтеза, состоящий из -полосного трансмультиплексора, за которым следует функция преобразования.${\ displaystyle \ textstyle N}$

${\ Displaystyle F_ {n} (z) = \ sum _ {k = 0} ^ {L-1} f_ {n} (k) z ^ {- k}, \ quad 0 \ leq n <N}$

На стороне приемника банк анализа используется для повторной демодуляции сигнала. Этот банк содержит обратное преобразование

${\displaystyle G_{n}(z)=\sum _{k=0}^{L-1}g_{n}(k)z^{-k},\quad 0\leq n<N}$

за которым следует еще один -диапазонный трансмультиплексор. Связь между обеими функциями преобразования${\displaystyle \textstyle N}$

${\displaystyle f_{n}(k)=g_{n}(L-1-k)}$

${\displaystyle F_{n}(z)=z^{-(L-1)}G_{n}*(z-1)}$

Спектрально эффективный FDM (SEFDM) [ править ]

N-OFDM - это спектрально эффективный метод. ^{[6] [18]} Все методы SEFDM аналогичны N-OFDM . ^{[6] [19] [20] [21] [22] [23] [24]}

GFDM [ править ]

GFDM - это обобщенное мультиплексирование с частотным разделением каналов.

См. Также [ править ]

• OFDM
• COFDM

Ссылки [ править ]