RU2371860C1 - Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol - Google Patents
Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371860C1 RU2371860C1 RU2008121472/09A RU2008121472A RU2371860C1 RU 2371860 C1 RU2371860 C1 RU 2371860C1 RU 2008121472/09 A RU2008121472/09 A RU 2008121472/09A RU 2008121472 A RU2008121472 A RU 2008121472A RU 2371860 C1 RU2371860 C1 RU 2371860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- noise ratio
- frequency
- radio communication
- communication system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам определения длины защитного интервала символа многочастотной системы радиосвязи.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to methods for determining the length of the guard interval of a symbol of a multi-frequency radio communication system.
В последнее время для высокоскоростной беспроводной передачи данных широкое распространение получили многочастотные системы радиосвязи - OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). B OFDM системах входной поток данных разделяется на несколько низкоскоростных потоков, которые передаются на различных поднесущих. При этом можно увеличивать скорость передачи данных, не уменьшая длительность символа и сохраняя межсимвольную помеху на приемлемо низком уровне. OFDM системы имеют также и другие преимущества по сравнению с традиционными одночастотными системами: устойчивость к многолучевому распространению радиосигнала, простота цифровой реализации, возможность адаптивной модуляции на различных поднесущих (тонах) и др.Recently, for high-speed wireless data transmission, multi-frequency radio communication systems - OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) have become widespread. In OFDM systems, the input data stream is divided into several low-speed streams that are transmitted on different subcarriers. At the same time, it is possible to increase the data transfer rate without decreasing the symbol duration and keeping the intersymbol interference at an acceptably low level. OFDM systems also have other advantages compared to traditional single-frequency systems: resistance to multipath propagation of a radio signal, simplicity of digital implementation, the possibility of adaptive modulation on various subcarriers (tones), etc.
OFDM сигнал представляет собой последовательность многочастотных (OFDM) символов. Каждый многочастотный символ состоит из N отсчетов данных и LСР отсчетов защитного интервала (префикса). Отсчеты данных представляют собой сумму модулированных поднесущих. Защитный интервал служит для устранения межсимвольных помех (Прокис Дж. Цифровая связь. / Перевод с английского. М., Радио и связь, 2000, с.593). Отсчеты префикса располагаются перед отсчетами данных и представляют собой LСР последних отсчетов данных. Как правило, длительность префикса больше длительности импульсного отклика канала распространения (интервала многолучевости). Если длина защитного интервала меньше длительности импульсного отклика канала, появляются межсимвольные помехи, снижающие качество приема; если существенно больше - необоснованно увеличивается доля неинформативной части сигнала.An OFDM signal is a sequence of multi-frequency (OFDM) symbols. Each multi-frequency symbol consists of N data samples and L CP samples of the guard interval (prefix). Data samples are the sum of modulated subcarriers. The protective interval serves to eliminate intersymbol interference (Prokis J. Digital Communication. / Translation from English. M., Radio and Communications, 2000, p. 593). The prefix samples are located before the data samples and represent the L CP of the last data samples. As a rule, the prefix duration is longer than the duration of the impulse response of the propagation channel (multipath interval). If the length of the guard interval is less than the duration of the pulse response of the channel, intersymbol interference appears that reduces the quality of reception; if significantly more, the proportion of the non-informative part of the signal unreasonably increases.
OFDM системы радиосвязи могут функционировать в различных канальных условиях, которые обусловлены рельефом местности, типом застройки и т.п. При развертывании OFDM системы для достижения надежности связи и высокой пропускной способности величина защитного интервала должна выбираться в соответствии с характеристиками реальных каналов распространения.OFDM radio communication systems can operate in various channel conditions, which are determined by the terrain, type of development, etc. When deploying an OFDM system, in order to achieve reliable communications and high throughput, the value of the guard interval should be selected in accordance with the characteristics of real distribution channels.
Известен способ определения длины защитного интервала символа многочастотной системы радиосвязи, описанный в работе Н. Liu G. Li OFDM-Based Broadband Wireless Networks Design and Optimization, "John Wiley & Sons, Inc.", Hoboken, New Jersey, 2005 (стр.21). В соответствии с описанным способом длина защитного интервала должна быть, по крайней мере, не меньше максимальной длительности импульсного отклика канала.A known method for determining the length of the guard interval of the symbol of a multi-frequency radio communication system described in N. Liu G. Li OFDM-Based Broadband Wireless Networks Design and Optimization, "John Wiley & Sons, Inc.", Hoboken, New Jersey, 2005 (p. 21 ) In accordance with the described method, the length of the guard interval must be at least not less than the maximum duration of the pulse response of the channel.
Известен способ определения длины защитного интервала многочастотного символа, описанный в работах Наrа S., Prasad R. Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications, London: «Artech House», 2003 (стр.34, 56-61) и N. Morinaga, R. Kohno S. Sampei Wireless communication technologies: new multimedia systems, "Kluwer Academic Publishers", New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow 2002 (стр.83). Здесь предлагается длину защитного интервала многочастотного символа выбирать равной восьми-десяти максимальным эффективным длинам канала распространения (корень квадратный второго центрального момента от профиля многолучевости).A known method for determining the length of the guard interval of a multi-frequency symbol is described by Nar S., Prasad R. Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications, London: “Artech House”, 2003 (p. 34, 56-61) and N. Morinaga, R. Kohno S. Sampei Wireless communication technologies: new multimedia systems, "Kluwer Academic Publishers", New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow 2002 (p. 83). Here it is proposed to choose the length of the guard interval of the multi-frequency symbol equal to eight to ten maximum effective lengths of the propagation channel (square root of the second central moment from the multipath profile).
Основным недостатком таких способов определения длины защитного интервала является ориентация на канал распространения с максимальной временной дисперсией (длительностью импульсного отклика канала или эффективной длины канала распространения). Это необоснованно увеличивает долю неинформативной части сигнала, т.к. в этих каналах система может успешно функционировать и при меньших значениях префикса.The main disadvantage of such methods for determining the length of the guard interval is the orientation to the propagation channel with the maximum time dispersion (the duration of the pulse response of the channel or the effective length of the propagation channel). This unreasonably increases the proportion of the non-informative part of the signal, because in these channels the system can function successfully even with lower values of the prefix.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ определения длины защитного интервала многочастотного символа, описанный в Nee R. Prasad R., OFDM for Wireless Multimedia Communication, London: «Artech House», 2000 (стр.46). Способ прототипа заключается в следующем:Closest to the proposed solution is a method for determining the length of the guard interval of a multi-frequency symbol described in Nee R. Prasad R., OFDM for Wireless Multimedia Communication, London: “Artech House”, 2000 (p. 46). The prototype method is as follows:
- выполняют измерение эффективной длины канала распространения для различных взаимных положений приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи;- measure the effective length of the propagation channel for various mutual positions of the receiving and transmitting stations of the multi-frequency radio communication system;
- по выполненным измерениям находят максимальную эффективную длину канала распространения;- according to the measurements found the maximum effective length of the distribution channel;
- определяют значение длины защитного интервала как произведение максимальной эффективной длины канала распространения и коэффициента, равного двум-четырем.- determine the value of the length of the guard interval as the product of the maximum effective length of the propagation channel and a factor of two to four.
К недостаткам прототипа следует отнести существенную неопределенность (2÷4) в определении длины защитного интервала, ориентацию только на канал распространения с максимальной временной дисперсией. Для этого канала возможно низкое отношение сигнал-шум, и выбранная с помощью этого способа длина защитного интервала не гарантирует обеспечение требуемого качества приема данных. В то же время для преобладающих более коротких каналов большая величина префикса не требуется. Еще одним недостатком известных решений (аналоги и прототип) является то, что характеристики канала распространения (длительность импульсного отклика канала или эффективная длина канала распространения), на которых основан выбор защитного интервала, в недостаточной мере описывают условия работы многочастотной системы радиосвязи, в частности не учитывается характер профиля многолучевости, а также уровень шума и помех в канале.The disadvantages of the prototype should include significant uncertainty (2 ÷ 4) in determining the length of the protective interval, the orientation only on the distribution channel with maximum time dispersion. A low signal-to-noise ratio is possible for this channel, and the length of the guard interval selected using this method does not guarantee the required quality of data reception. At the same time, for the predominant shorter channels, a larger prefix value is not required. Another disadvantage of the known solutions (analogues and prototype) is that the characteristics of the propagation channel (the duration of the pulse response of the channel or the effective length of the propagation channel) on which the selection of the protection interval is based do not adequately describe the operating conditions of the multi-frequency radio communication system, in particular, it does not take into account the nature of the multipath profile, as well as the level of noise and interference in the channel.
Задача, которую решает предлагаемое изобретение, - повышение спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи при обеспечении требуемого качества приема.The problem that the invention solves is to increase the spectral efficiency of a multi-frequency radio communication system while ensuring the required reception quality.
Для решения этой задачи предлагается способ определения длины защитного интервала символа многочастотной системы радиосвязи, заключающийся в следующем:To solve this problem, a method is proposed for determining the length of the guard interval of a symbol of a multi-frequency radio communication system, which consists in the following:
- выполняют измерение отношения сигнал-шум и профиля многолучевости канала распространения для различных взаимных положений приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи;- measure the signal-to-noise ratio and the multipath profile of the propagation channel for various mutual positions of the receiving and transmitting stations of the multi-frequency radio communication system;
- для каждого из выполненных измерений сравнивают измеренное отношение сигнал-шум с пороговым отношением сигнал-шум;- for each of the measurements performed, the measured signal-to-noise ratio is compared with a threshold signal-to-noise ratio;
- исключают из дальнейшего анализа те измерения, для которых измеренное отношение сигнал-шум меньше порогового отношения сигнал-шум;- exclude from further analysis those measurements for which the measured signal-to-noise ratio is less than the threshold signal-to-noise ratio;
- для каждого из выполненных измерений, кроме исключенных из анализа:- for each of the measurements performed, except those excluded from the analysis:
- находят глубину замираний сигнала в частотной области по оценке профиля многолучевости канала распространения;- find the depth of signal fading in the frequency domain by evaluating the multipath profile of the propagation channel;
- находят расчетное значение глубины замираний сигнала в частотной области как элемент заданного множества расчетных значений глубины замираний, наиболее близкий к найденной глубине замираний сигнала в частотной области;- find the calculated value of the depth of fading of the signal in the frequency domain as an element of a given set of calculated values of the depth of fading, closest to the found depth of fading of the signal in the frequency domain;
- для каждого из возможных значений длины защитного интервала;- for each of the possible values of the length of the guard interval;
- по оценке профиля многолучевости канала распространения находят относительную мощность части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа;- according to the evaluation of the multipath profile of the propagation channel, the relative power of the part of the multipath signal that does not fall into the guard interval of the symbol is found;
- находят эквивалентное отношение сигнал-шум по измеренному отношению сигнал-шум и найденной относительной мощности части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа;- find the equivalent signal-to-noise ratio by the measured signal-to-noise ratio and the found relative power of the part of the multipath signal that did not fall into the protective interval of the symbol;
- определяют расчетную вероятность пакетной ошибки при отношении сигнал-шум, равном найденному эквивалентному отношению сигнал-шум, и при найденном расчетном значении глубины замираний сигнала в частотной области для всех возможных значений скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи;- determine the estimated probability of a packet error at a signal-to-noise ratio equal to the found equivalent signal-to-noise ratio, and at a found calculated value of the signal fading depth in the frequency domain for all possible values of the data rate of a multi-frequency radio communication system;
- определяют оптимальную скорость передачи данных как максимальную скорость передачи данных, для которой расчетная вероятность пакетной ошибки не превышает целевого значения пакетной ошибки;- determine the optimal data rate as the maximum data rate for which the estimated probability of a packet error does not exceed the target value of the packet error;
- если все возможные скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи не обеспечивают вероятности пакетной ошибки меньшей, чем целевое значение пакетной ошибки, значение длины защитного интервала исключают из дальнейшего рассмотрения;- if all possible data rates of a multi-frequency radio communication system do not provide the probability of a packet error lower than the target value of the packet error, the value of the length of the guard interval is excluded from further consideration;
- находят спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи как произведение оптимальной скорости передачи данных, вероятности правильного приема пакета и относительной длины информативной части символа многочастотной системы, деленное на ширину полосы многочастотного сигнала;- find the spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system as the product of the optimal data transfer rate, the probability of the correct reception of the packet and the relative length of the informative part of the symbol of the multi-frequency system, divided by the bandwidth of the multi-frequency signal;
- находят результирующую спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи для каждого возможного значения длины защитного интервала, кроме исключенных из рассмотрения, усредняя найденную спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи по всем выполненным измерениям, кроме исключенных из анализа;- find the resulting spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system for each possible value of the length of the guard interval, except those excluded from consideration, averaging the found spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system over all measurements performed, except those excluded from the analysis;
- определяют оптимальное значение длины защитного интервала как величину длины защитного интервала, при которой значение результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи максимально.- determine the optimal value of the length of the guard interval as the length of the guard interval at which the value of the resulting spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system is maximum.
Пороговое отношение сигнал-шум устанавливают равным минимальному отношению сигнал-шум, при котором многочастотная система должна сохранять работоспособность.The threshold signal-to-noise ratio is set equal to the minimum signal-to-noise ratio at which the multi-frequency system must remain operational.
Множество расчетных значений глубины замираний сигнала в частотной области задают так, чтобы его элементы были некоторым образом распределены внутри интервала [0, 1], например, в виде (0.7, 0.2, 0.04, 0.01, 0.003).The set of calculated values of the signal fading depth in the frequency domain is set so that its elements are distributed in some way within the interval [0, 1], for example, in the form (0.7, 0.2, 0.04, 0.01, 0.003).
Относительную мощность части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа, находят, например, как отношение суммы мощностей сигналов лучей, задержка которых превышает длину защитного интервала символа, к сумме мощностей сигналов всех лучей.The relative power of the part of a multipath signal that does not fall within the symbol guard interval is found, for example, as the ratio of the sum of the powers of the ray signals, the delay of which exceeds the length of the guard interval of the symbol, to the sum of the powers of the signals of all the rays.
Эквивалентное отношение сигнал-шум находят, например, как величину, обратную сумме относительной мощности части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа, и величины, обратной измеренному отношению сигнал-шум.An equivalent signal-to-noise ratio is found, for example, as a reciprocal of the sum of the relative power of the part of the multipath signal that does not fall within the guard interval of the symbol and the reciprocal of the measured signal-to-noise ratio.
Расчетную вероятность пакетной ошибки определяют из зависимостей вероятности пакетной ошибки от отношения сигнал-шум при различных элементах заданного множества расчетных значений глубины замираний сигнала в частотной области и при различных возможных значениях скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи.The estimated probability of burst error is determined from the dependences of the probability of burst error on the signal-to-noise ratio for various elements of a given set of calculated values of the depth of fading of the signal in the frequency domain and for various possible values of the data rate of the multi-frequency radio communication system.
Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что операции предлагаемого способа отличаются от операций прототипа следующим.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the operations of the proposed method differ from the operations of the prototype as follows.
В прототипе выполняют измерение эффективной длины канала распространения для различных взаимных положений приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи. В предлагаемом способе выполняют измерение отношения сигнал-шум и профиля многолучевости канала распространения для различных взаимных положений приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи. Это позволяет, в отличие от прототипа, контролировать возможность функционирования многочастотной системы связи (качество приема) при различных значениях длины защитного интервала.In the prototype, the effective length of the propagation channel is measured for various mutual positions of the receiving and transmitting stations of the multi-frequency radio communication system. In the proposed method, the signal-to-noise ratio and the multipath profile of the propagation channel are measured for various mutual positions of the receiving and transmitting stations of the multi-frequency radio communication system. This allows, unlike the prototype, to control the possibility of functioning of a multi-frequency communication system (reception quality) at various values of the length of the guard interval.
В прототипе значение длины защитного интервала определяют по максимальной эффективной длине канала распространения. В предлагаемом способе значение длины защитного интервала определяют по максимуму сформированной результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи, учитывающей различные взаимные положения приемной и передающей станций системы. Соответственно все операции, связанные с формированием результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи, в прототипе отсутствуют. За счет этого в предлагаемом способе, в отличие от прототипа, обеспечивается максимизация спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи при обеспечении требуемого качества приема.In the prototype, the value of the length of the guard interval is determined by the maximum effective length of the propagation channel. In the proposed method, the value of the length of the guard interval is determined by the maximum of the resulting resulting spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system, taking into account various mutual positions of the receiving and transmitting stations of the system. Accordingly, all operations associated with the formation of the resulting spectral efficiency of a multi-frequency radio communication system are absent in the prototype. Due to this, in the proposed method, in contrast to the prototype, the spectral efficiency of a multi-frequency radio communication system is maximized while ensuring the required reception quality.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить отличительные признаки, заявленные в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое решение отвечает критериям "новизна", "техническое решение задачи", "промышленная применимость".A comparative analysis of the proposed solutions with other technical solutions in the art did not allow to identify the distinguishing features claimed in the claims. Therefore, the claimed solution meets the criteria of "novelty", "technical solution to the problem", "industrial applicability".
Графические материалы, представленные в материалах заявки.Graphic materials presented in the application materials.
Фиг.1 - вариант реализации предлагаемого способа. Figure 1 is an embodiment of the proposed method.
Фиг.2 - пример зависимости вероятности пакетной ошибки от отношении сигнал-шум при различных расчетных значениях глубины замираний сигнала в частотной области, скорость кодирования R=1/2, модуляция - четырехпозиционная фазовая манипуляция (QPSK).Figure 2 is an example of the dependence of the probability of packet errors on the signal-to-noise ratio for various calculated values of the depth of fading of the signal in the frequency domain, the coding rate is R = 1/2, and the modulation is four-position phase shift keying (QPSK).
Фиг.3 - пример зависимости результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи от длины защитного интервала.Figure 3 is an example of the dependence of the resulting spectral efficiency of a multi-frequency radio communication system on the length of the guard interval.
Предлагаемый способ заключается в следующем:The proposed method is as follows:
- выполняют измерение отношения сигнал-шум и профиля многолучевости канала распространения для различных взаимных положений приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи;- measure the signal-to-noise ratio and the multipath profile of the propagation channel for various mutual positions of the receiving and transmitting stations of the multi-frequency radio communication system;
- для каждого из выполненных измерений сравнивают измеренное отношение сигнал-шум с пороговым отношением сигнал-шум;- for each of the measurements performed, the measured signal-to-noise ratio is compared with a threshold signal-to-noise ratio;
- исключают из дальнейшего анализа те измерения, для которых измеренное отношение сигнал-шум меньше порогового отношения сигнал-шум;- exclude from further analysis those measurements for which the measured signal-to-noise ratio is less than the threshold signal-to-noise ratio;
- для каждого из выполненных измерений, кроме исключенных из анализа;- for each of the measurements taken, except those excluded from the analysis;
- находят глубину замираний сигнала в частотной области по оценке профиля многолучевости канала распространения;- find the depth of signal fading in the frequency domain by evaluating the multipath profile of the propagation channel;
- находят расчетное значение глубины замираний сигнала в частотной области как элемент заданного множества расчетных значений глубины замираний, наиболее близкий к найденной глубине замираний сигнала в частотной области;- find the calculated value of the depth of fading of the signal in the frequency domain as an element of a given set of calculated values of the depth of fading, closest to the found depth of fading of the signal in the frequency domain;
- для каждого из возможных значений длины защитного интервала:- for each of the possible values of the length of the guard interval:
- по оценке профиля многолучевости канала распространения находят относительную мощность части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа;- according to the evaluation of the multipath profile of the propagation channel, the relative power of the part of the multipath signal that does not fall into the guard interval of the symbol is found;
- находят эквивалентное отношение сигнал-шум по измеренному отношению сигнал-шум и найденной относительной мощности части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа;- find the equivalent signal-to-noise ratio by the measured signal-to-noise ratio and the found relative power of the part of the multipath signal that did not fall into the protective interval of the symbol;
- определяют расчетную вероятность пакетной ошибки при отношении сигнал-шум, равном найденному эквивалентному отношению сигнал-шум, и при найденном расчетном значении глубины замираний сигнала в частотной области для всех возможных значений скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи;- determine the estimated probability of a packet error at a signal-to-noise ratio equal to the found equivalent signal-to-noise ratio, and at a found calculated value of the signal fading depth in the frequency domain for all possible values of the data rate of a multi-frequency radio communication system;
- определяют оптимальную скорость передачи данных как максимальную скорость передачи данных, для которой расчетная вероятность пакетной ошибки не превышает целевого значения пакетной ошибки;- determine the optimal data rate as the maximum data rate for which the estimated probability of a packet error does not exceed the target value of the packet error;
- если все возможные скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи не обеспечивают вероятности пакетной ошибки меньшей, чем целевое значение пакетной ошибки, значение длины защитного интервала исключают из дальнейшего рассмотрения;- if all possible data rates of a multi-frequency radio communication system do not provide the probability of a packet error lower than the target value of the packet error, the value of the length of the guard interval is excluded from further consideration;
- находят спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи как произведение оптимальной скорости передачи данных, вероятности правильного приема пакета и относительной длины информативной части символа многочастотной системы, деленное на ширину полосы многочастотного сигнала;- find the spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system as the product of the optimal data transfer rate, the probability of the correct reception of the packet and the relative length of the informative part of the symbol of the multi-frequency system, divided by the bandwidth of the multi-frequency signal;
- находят результирующую спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи для каждого возможного значения длины защитного интервала, кроме исключенных из рассмотрения, усредняя найденную спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи по всем выполненным измерениям, кроме исключенных из анализа;- find the resulting spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system for each possible value of the length of the guard interval, except those excluded from consideration, averaging the found spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system over all measurements performed, except those excluded from the analysis;
- определяют оптимальное значение длины защитного интервала как величину длины защитного интервала, при которой значение результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи максимально.- determine the optimal value of the length of the guard interval as the length of the guard interval at which the value of the resulting spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system is maximum.
Пороговое отношение сигнал-шум устанавливают равным минимальному отношению сигнал-шум, при котором многочастотная система должна сохранять работоспособность.The threshold signal-to-noise ratio is set equal to the minimum signal-to-noise ratio at which the multi-frequency system must remain operational.
Множество расчетных значений глубины замираний сигнала в частотной области задают так, чтобы его элементы были некоторым образом распределены внутри интервала [0, 1], например, в виде (0.7, 0.2, 0.04, 0.01, 0.003).The set of calculated values of the signal fading depth in the frequency domain is set so that its elements are distributed in some way within the interval [0, 1], for example, in the form (0.7, 0.2, 0.04, 0.01, 0.003).
Относительную мощность части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа, находят, например, как отношение суммы мощностей сигналов лучей, задержка которых превышает длину защитного интервала символа, к сумме мощностей сигналов всех лучей.The relative power of the part of a multipath signal that does not fall within the symbol guard interval is found, for example, as the ratio of the sum of the powers of the ray signals, the delay of which exceeds the length of the guard interval of the symbol, to the sum of the powers of the signals of all the rays.
Эквивалентное отношение сигнал-шум находят, например, как величину, обратную сумме относительной мощности части многолучевого сигнала, не попавшей в защитный интервал символа, и величины, обратной измеренному отношению сигнал-шум.An equivalent signal-to-noise ratio is found, for example, as a reciprocal of the sum of the relative power of the part of the multipath signal that does not fall within the guard interval of the symbol and the reciprocal of the measured signal-to-noise ratio.
Расчетную вероятность пакетной ошибки определяют из зависимостей вероятности пакетной ошибки от отношения сигнал-шум при различных элементах заданного множества расчетных значений глубины замираний сигнала в частотной области и при различных возможных значениях скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи.The estimated probability of burst error is determined from the dependences of the probability of burst error on the signal-to-noise ratio for various elements of a given set of calculated values of the depth of fading of the signal in the frequency domain and for various possible values of the data rate of the multi-frequency radio communication system.
Заявляемый способ реализуют с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг.1.The inventive method is implemented using a device whose structural diagram is shown in figure 1.
Устройство на фиг.1 работает следующим образом. Входной высокочастотный сигнал поступает на вход приемника OFDM сигнала 1, где его фильтруют, усиливают, переносят на видеочастоту, осуществляют его аналогово-цифровое преобразование, децимацию, демодуляцию и т.д. В результате формируются корреляционные отклики пилот-символов. Пример реализации приемника OFDM сигнала приведен в книгах J.G.Proakis Digital Communications, NY: McGraw-Hill, 1995 и Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM Wireless Multimedia Communications, Artech House, Boston-London, 2000. Для каждого анализируемого взаимного положения приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи с выхода приемника OFDM сигнала 1 корреляционные отклики пилот символов поступают на входы блока определения отношения сигнал-шум 2 и блока определения профиля многолучевости 3.The device in figure 1 works as follows. The input high-frequency signal is fed to the input of the
Блок определения профиля многолучевости 3 для каждого взаимного положения приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи формирует оценку профиля многолучевости канала распространения, пример получения которой описан в Kaioukov I. V., Manelis V.В., Cleveland J. R., Channel Estimation for MIMO-OFDM Systems in Rapid Time-Variant Environments Based On Channel Statistics Estimation, GLOBECOM 2006 - IEEE Global Telecommunications Conference, vol. 25, no. 1, November 2006, pp.2752-2756 или Патент 2298286 RU "Способ оценки канала в многочастотных системах радиосвязи с несколькими передающими и приемными антеннами" Гармонов А.В., Манелис В.Б., Каюков И.В., Кливленд Джозеф Роберт (US) // Опубл. 2007.04.27, Бюл. №12 2007. С выхода блока 3 оценка профиля многолучевости канала распространения Рi, 
где Pmax=max{Pi}, 
С выхода блока 5 расчетное значение глубины замираний сигнала в частотной области поступает на третий вход блока определения спектральной эффективности 6, на первый вход которого с выхода блока 2 поступает оценка отношения сигнал-шум Z. Блок определения отношения сигнал-шум 2 для каждого взаимного положения приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи формирует оценку отношения сигнал-шум Z, пример получения которой описан в Xiaodong Xu, Ya Jing, Xiaohu Yu, Subspace-based noise variance and SNR estimation for OFDM systems, WCNC 2005 - IEEE Wireless Communications and Networking Conference, no. 1, March 2005, pp.23 - 26.From the output of block 5, the calculated value of the depth of fading of the signal in the frequency domain goes to the third input of the spectral
В блоке определения спектральной эффективности 6 для каждого взаимного положения приемной и передающей станций сравнивают измеренное отношение сигнал-шум Z с пороговым отношением сигнал-шум ZTH. Пороговое отношение сигнал-шум ZTH устанавливают равным минимальному отношению сигнал-шум, при котором многочастотная система должна сохранять работоспособность. Если измеренное отношение сигнал-шум меньше порогового отношения сигнал-шум Z<ZTH, то дальнейший анализ для такого взаимного положения приемной и передающей станций прекращают, т.е. такое измерение исключают из дальнейшего анализа. В противном случае (при Z≥ZTH) для каждого из заданных возможных значений длины защитного интервала Lj, 
Далее находят эквивалентное отношение сигнал-шум в соответствии с выражениемNext, find the equivalent signal-to-noise ratio in accordance with the expression
После этого в блоке 6 для каждого из возможных значений длины защитного интервала определяют вероятность пакетной ошибки Pj,k(Yj, Rk, Qm), 
Далее в блоке 6 определяют оптимальную скорость передачи как максимальную скорость передачи данных, для которой расчетная вероятность пакетной ошибки не превышает целевого значения пакетной ошибки. Обозначим номер этой скорости 
После этого в блоке 6 для оставшихся значений длины защитного интервала находят расчетную спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи как произведение нормированной на полосу сигнала оптимальной скорости передачи данных, вероятности правильного приема пакета и относительной длины информативной части символа многочастотной системы в соответствии со следующим выражением:After that, in
где F - ширина полосы частот системы радиосвязи.where F is the bandwidth of the radio communication system.
С выхода блока 6 спектральные эффективности многочастотной системы радиосвязи каждого измерения (взаимного положения приемной и передающей станций многочастотной системы радиосвязи) для всех возможных значений длины защитного интервала, кроме исключенных из дальнейшего рассмотрения, поступают на вход блока определения результирующей спектральной эффективности 7. В блоке 7 находят результирующую спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи для каждого возможного значения длины защитного интервала, кроме исключенных из рассмотрения, усредняя найденную спектральную эффективность многочастотной системы радиосвязи по всем выполненным измерениям, кроме исключенных из анализа.From the output of
С выхода блока 7 результирующая спектральная эффективность многочастотной системы радиосвязи поступает на вход блока определения длины защитного интервала 8. В блоке 8 определяют оптимальное значение длины защитного интервала как величину длины защитного интервала, при которой значение результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи максимально.From the output of block 7, the resulting spectral efficiency of the multi-frequency radio communication system is input to the block for determining the length of the
Выход блока 8 является выходом оптимального значения длины защитного интервала и выходом устройства, реализующего предлагаемый способ определения оптимального значения длины защитного интервала.The output of
Данное изобретение может применяться в любых OFDM системах, функционирующих в многолучевых каналах, например в системах связи LTE, WiMAX и др.This invention can be applied in any OFDM systems operating in multipath channels, for example, in LTE, WiMAX and other communication systems.
На фиг.3 приведен пример зависимости результирующей спектральной эффективности многочастотной системы радиосвязи от длины защитного интервала при целевом значении пакетной ошибки 0.05. Моделировалась OFDM система со следующими основными параметрами: размерность ДПФ N=64, скорость кодирования R=1/2, модуляция - QPSK и 16-QAM, размер пакета - 128 и 256 бит для каждого вида модуляции соответственно. Имитировалось выполнение 10 измерений отношения сигнал-шум Z(k), 
Из фиг.3 видно, что оптимальное значение длины защитного интервала LСР=7Tc. В этом случае достигается максимальная спектральная эффективность системы радиосвязи при удовлетворении целевому значению пакетной ошибки. Заметим, что при длине защитного интервала, меньшей 6Tс, целевое значение пакетной ошибки для ряда измерений не удовлетворяется.From figure 3 it is seen that the optimal value of the length of the guard interval L CP = 7T c . In this case, the maximum spectral efficiency of the radio communication system is achieved while satisfying the target value of the packet error. Note that when the guard interval is shorter than 6T s , the target burst error value for a number of measurements is not satisfied.
В соответствии с прототипом длина защитного интервала должна выбираться 3Tс÷6Tc. Если длина защитного интервала меньше 6Tc, система радиосвязи не будет функционировать с необходимым качеством. Если длина защитного интервала равна 6Тс, прототип проигрывает в приведенном примере предлагаемому способу по спектральной эффективности приблизительно 5%.In accordance with the prototype, the length of the guard interval should be selected 3T s ÷ 6T c . If the length of the guard interval is less than 6T c , the radio communication system will not function with the required quality. If the length of the guard interval is 6T s , the prototype loses in the above example the proposed method for spectral efficiency of approximately 5%.
В соответствии со способами аналогов длина защитного интервала должна выбираться не менее 12Tc. Использование таких длин защитного интервала приведет к проигрышу в спектральной эффективности относительно предлагаемого способа более чем на 7%.In accordance with the methods of analogues, the length of the guard interval should be selected at least 12T c . The use of such lengths of the guard interval will lead to a loss in spectral efficiency relative to the proposed method by more than 7%.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008121472/09A RU2371860C1 (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008121472/09A RU2371860C1 (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2371860C1 true RU2371860C1 (en) | 2009-10-27 |
Family
ID=41353303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008121472/09A RU2371860C1 (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2371860C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663240C1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-08-03 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Method of protection of narrow channels of data transmission under conditions of multipath radio signal propagation and complex of means for its implementation |
-
2008
- 2008-05-27 RU RU2008121472/09A patent/RU2371860C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663240C1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-08-03 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Method of protection of narrow channels of data transmission under conditions of multipath radio signal propagation and complex of means for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2359419C2 (en) | Temporal filtering for reduction of excessive delay in systems with ofdm | |
| JP3649326B2 (en) | OFDM guard interval length control method and OFDM transmitter / receiver | |
| JP4900447B2 (en) | Transmitting apparatus and transmitting method | |
| US7480235B2 (en) | OFDM transmitter and OFDM receiver | |
| JP2012142932A (en) | Method for decoding ofdm signals subject to narrowband interference | |
| EP2415190A1 (en) | Channel estimation for a control channel in an ofdm system | |
| KR101368131B1 (en) | A method and an apparatus for estimating a delay spread of a multipath channel | |
| CN113225274A (en) | Multi-path channel model measuring method for fast moving | |
| JP5579719B2 (en) | Blind estimation method of OFDM modulation parameter by maximum likelihood criterion | |
| Li et al. | Super-imposed training scheme for timing and frequency synchronization in OFDM systems | |
| CN109691048B (en) | Transmitter and method for formatting transmission data into frame structure | |
| EP2096776B1 (en) | Noise power estimation apparatus and method | |
| US20110268171A1 (en) | Signal Selection Apparatus and Method Thereof | |
| US8964916B2 (en) | Signal-to-noise ratio (SNR) dependent channel tracking for smart utility networks (SUN) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) | |
| RU2371860C1 (en) | Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol | |
| US8731109B2 (en) | Methods and systems for effective channel estimation in OFDM systems | |
| KR100647079B1 (en) | Method for providing dft-based channel estimation of ofdm system | |
| CN101599940B (en) | Method and device for estimating noise power of orthogonal frequency division multiplexing system | |
| CN105187351B (en) | A kind of OFDM Timing Synchronization detection methods under multipath channel | |
| JP5363575B2 (en) | Method for performing blind estimation of OFDM signal parameters by adaptive filtering | |
| RU2781468C1 (en) | Method for increasing the noise immunity of receiving ofdm signals in channels with memory and fast fading | |
| Kaasila | Performance analysis of an ofdm system using data-aided channel estimation | |
| CN109842577B (en) | Channel quality determination method under high dynamic situation | |
| HU225835B1 (en) | Method for equalising and demodulating a data signal which is transmitted via a time-variant channel | |
| KR102443669B1 (en) | Adaptive channel estimation apparatus based on weighted sum of time-frequency domain channel coefficients |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100528 |