RU2719396C2 - Method of receiving ofdm signals - Google Patents

Method of receiving ofdm signals Download PDF

Info

Publication number
RU2719396C2
RU2719396C2 RU2017146505A RU2017146505A RU2719396C2 RU 2719396 C2 RU2719396 C2 RU 2719396C2 RU 2017146505 A RU2017146505 A RU 2017146505A RU 2017146505 A RU2017146505 A RU 2017146505A RU 2719396 C2 RU2719396 C2 RU 2719396C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
frequency
symbol
recognition
low
Prior art date
Application number
RU2017146505A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017146505A3 (en
RU2017146505A (en
Inventor
Георгий Иванович Леонович
Сергей Владимирович Олешкевич
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии"
Priority to RU2017146505A priority Critical patent/RU2719396C2/en
Publication of RU2017146505A publication Critical patent/RU2017146505A/en
Publication of RU2017146505A3 publication Critical patent/RU2017146505A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2719396C2 publication Critical patent/RU2719396C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/14—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/144—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements
    • H04L27/148—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements using filters, including PLL-type filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention relates to wire, satellite and ground radio communication and can be used for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmission systems. Method of receiving OFDM signals is based on separate subband processing of the low-frequency and high-frequency bands of the received signal s(t) in real time. Current value of the fragment of the low-frequency component of the received signal is determined as the difference between the fragment of the received signal and the display of the s*(t) high-frequency band of the signal formed by spectral analysis of this fragment. Low-frequency symbol band display s*(t)=s(t) – s*(t) on the current time interval [0, t] is compared to the basis of the synthesized B=Mlow-frequency reference signals s*(t) (M is the dimension of the signal constellation, L is the number of low-frequency subcarriers, b= 1, 2, …, B), and based on the comparison results at the end of recognition t=t≤To, a reference signal with the shape of the compared fragment closest to the shape of the low-frequency signal display fragment is selected, and the sum of the high-frequency component display and the selected low-frequency reference signal is received as the recognized symbol. Control evaluation of results of comparison of fragments with increase in one current count of the interval [0, t+Δt] of recognition of the received symbol is repeated until the same symbol is selected as the recognized one for at least twice in a row. After recognition of a symbol via a return channel, a recognition receipt is transmitted, from which a decision is made on completion of transmission over the forward channel of the current symbol, formation of the next symbol and beginning of its transmission along a direct channel taking into account the current signal-interference environment.EFFECT: technical result consists in increase in throughput capacity of a radio channel due to recognition of transmitted symbols before completion of their transmission.4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к областям проводной, спутниковой и наземной радиосвязи и может быть использовано для систем с ортогональным частотным уплотнением поднесущих (OFDM).The invention relates to the field of wired, satellite and terrestrial radio communications and can be used for systems with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM).

В радиоканале OFDM сигнал представляет собой последовательность OFDM символов, каждый из которых является многочастотной составной структурой из N взаимно ортогональных гармонических поднесущих и может рассматриваться как сумма множества медленно модулируемых узкополосных сигналов. Распределение энергии по ортогональным поднесущим улучшает спектральную эффективность, а низкая символьная скорость сигналов делает возможным использование защитного интервала между отдельными символами для компенсации временного рассеяния и устранения межсимвольных искажений. Это создает возможность для противостояния многолучевому распространению сигнала и допплеровскому смещению частоты. Кроме того, наличие на приемной и передающей сторонах априорной информации об используемых сигнально-кодовых конструкциях OFDM сигналов и канала оценки сигнально-помеховой обстановки позволяет реализовать адаптивное управление параметрами передаваемых OFDM символов.In an OFDM radio channel, a signal is a sequence of OFDM symbols, each of which is a multi-frequency composite structure of N mutually orthogonal harmonic subcarriers and can be considered as the sum of a plurality of slowly modulated narrowband signals. The distribution of energy over orthogonal subcarriers improves spectral efficiency, and the low symbol rate of the signals makes it possible to use a guard interval between individual symbols to compensate for temporal scattering and eliminate intersymbol distortions. This makes it possible to withstand multipath signal propagation and Doppler frequency shift. In addition, the presence on the receiving and transmitting sides of a priori information about the used signal-code structures of OFDM signals and the channel for evaluating the signal-noise situation allows for adaptive control of the parameters of transmitted OFDM symbols.

Известны аналогичные способы приема OFDM сигналов, основанные на выделении и измерении информативных признаков (параметров) поднесущих посредством цифровой обработки сигналов с применением априорных данных и данных, полученных из предыдущих принятых символов.Similar methods are known for receiving OFDM signals based on the selection and measurement of informative features (parameters) of subcarriers by digitally processing signals using a priori data and data obtained from previous received symbols.

Известен аналогичный способ приема и распознавания OFDM сигналов в рамках периода ортогональности, основанный на измерении параметров спектральных составляющих с априорно известным базисом амплитуд OFDM символов посредством преобразования Фурье [Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. с англ. - М.: ООО «Бином-пресс», 2009, с. 63; Стивен Смит. Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников. Пер. с англ. Линовича А.Ю., Витязева С.В., Гусинского И.С. - М.: Додека - XXI, 2011, с. 461; Широкополосные беспроводные сети передачи информации, В.М. Вишневский, А.И. Ляхов С.Л., Портной, И.В. Шахнович, Техносфера, М. 2005, с. 297-301; патент RU 2535663, МПК H04J 11/00, публикация патента 20.12.2014; патент RU 2617993, МПК H04L 27/26, Н04Н 20/71, Н03М 13/27, публикация патента 02.05.2017; патент RU 2444136, МПК H04J 11/00, публикация патента 10.04.2011; патент US 6058121, МПК H04G 1/100, публикация патента 2.05.2000; патент US 9100254 В2, МПК H04L 27/12, публикация патента 4.08.2015; патент US 20100061474 А1, МПК H04L 27/28, публикация патента 11.03.2010]. При преобразовании Фурье происходит разложение полного OFDM символа, заданного на плоскости, образованной осями-"времени и амплитуды, на спектр, отображаемый на плоскости, заданной осями частоты и амплитуды, на основе базиса априорно известных гармонических функций.A similar method is known for receiving and recognizing OFDM signals within an orthogonality period, based on measuring the parameters of spectral components with an a priori known basis of amplitudes of OFDM symbols by the Fourier transform [Lions R. Digital Signal Processing: Second Edition. Per. from English - M .: Binom-press LLC, 2009, p. 63; Stephen Smith Digital signal processing. A practical guide for engineers and scientists. Per. from English Linovich A.Yu., Vityazev S.V., Gusinsky I.S. - M .: Dodeka - XXI, 2011, p. 461; Broadband wireless networks for information transfer, V.М. Vishnevsky, A.I. Lyakhov S.L., Tailor, I.V. Shakhnovich, Technosphere, M. 2005, p. 297-301; patent RU 2535663, IPC H04J 11/00, publication of the patent on December 20, 2014; patent RU 2617993, IPC H04L 27/26, H04H 20/71, H03M 13/27, publication of the patent on 05/02/2017; patent RU 2444136, IPC H04J 11/00, publication of the patent April 10, 2011; US patent 6058121, IPC H04G 1/100, publication of patent 2.05.2000; US patent 9100254 B2, IPC H04L 27/12, publication of the patent 4.08.2015; US patent 20100061474 A1, IPC H04L 27/28, publication of the patent 03/11/2010]. The Fourier transform decomposes the full OFDM symbol defined on the plane formed by the axes of time and amplitude into a spectrum displayed on the plane defined by the axes of frequency and amplitude based on the basis of a priori known harmonic functions.

Достоинством способа является простая аппаратная реализация при традиционном способе обработки всего символа за период T0 его ортогональности.The advantage of the method is a simple hardware implementation with the traditional method of processing the entire symbol for a period T 0 of its orthogonality.

К недостаткам способа можно отнести то, что оно применимо для точного и достоверного распознавания частотных составляющих каждого принимаемого информационного OFDM символа только по завершении его приема и обработки.The disadvantages of the method include the fact that it is applicable for accurate and reliable recognition of the frequency components of each received information OFDM symbol only upon completion of its reception and processing.

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.The claimed method of receiving OFDM signals is devoid of these disadvantages.

Известен аналогичный способ приема сигналов OFDM, основанный на измерении параметров спектральных составляющих с применением спектрального анализа и цифровой фильтрации сигналов в масштабе реального времени [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: - БХВ- Петербург, 2013, с. 333; Аппаратура передачи дискретной информации МС-5 / Под ред. Заездного A.M. и др. - М.: Связь, 1970; патент US 8411767 В2, МПК H04K 1/10, публикация патента 2.04.2013; патент RU 2460130, МПК G06F 17/14, публикация патента 27.08.2012; патент RU 2064223 С1, МПК H04Q 1/36, публикация патента 20.07.1996; патент ЕР 0795986 А2, МПК H04L 27/30, публикация патента 17.09.1997; патент ЕР 0144245 А2, МПК H04L 27/26, публикация патента 21.04.1987; патент US 5268927 А, МПК Н04В 1/10, публикация патента 07.12.1993; патент US 4189677 А, МПК Н04В 1/69, публикация патента 19.02.1980]. При спектральном анализе и цифровой фильтрации сигналов в масштабе реального времени частотные полосы OFDM сигналов, выделяются помощью оконного преобразования Фурье, одного перестраиваемого узкополосного фильтра или многополосного фильтра, количество пиков пропускания которого соответствует количеству поднесущих. Точность оценок зависит от степени близости полученных частотных характеристик к идеальным, от времени усреднения (накопления) и от изменчивости спектральных характеристик поднесущих во времени, т.е. от степени их стационарности на интервале анализа. Достоинством способа является возможность получения точных текущих данных по высокочастотным поднесущим.A similar method for receiving OFDM signals is known, based on measuring the parameters of spectral components using spectral analysis and digital filtering of signals in real time [Sergienko AB Digital signal processing: - BHV-Petersburg, 2013, p. 333; Equipment for the transmission of discrete information MS-5 / Ed. Arrival A.M. et al. - M .: Communication, 1970; US patent 8411767 B2, IPC H04K 1/10, publication of the patent 2.04.2013; patent RU 2460130, IPC G06F 17/14, patent publication 08/27/2012; patent RU 2064223 C1, IPC H04Q 1/36, publication of the patent July 20, 1996; patent EP 0795986 A2, IPC H04L 27/30, publication of the patent September 17, 1997; patent EP 0144245 A2, IPC H04L 27/26, publication of the patent 04/21/1987; US patent 5268927 A, IPC H04B 1/10, publication of the patent 07.12.1993; US patent 4189677 A, IPC H04B 1/69, publication of the patent 02.19.1980]. In spectral analysis and digital filtering of signals in real time, the frequency bands of OFDM signals are extracted using the window Fourier transform, one tunable narrow-band filter or a multi-band filter, the number of transmission peaks corresponding to the number of subcarriers. The accuracy of the estimates depends on the degree to which the obtained frequency characteristics are close to ideal, on the averaging (accumulation) time, and on the variability of the spectral characteristics of the subcarriers in time, i.e. on the degree of their stationarity in the analysis interval. The advantage of this method is the ability to obtain accurate current data on high-frequency subcarriers.

К недостаткам можно отнести то, что адекватное распознавание всех частотных составляющих каждого принимаемого информационного OFDM символа возможно только по завершении его приема и обработки, то есть, невозможно измерить с требуемой точностью низкочастотные поднесущие до завершения передачи и приема всего символа. [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: - БХВ-Петербург, 2013, с. 268-270]. В частности, при распознавании всех ортогональных поднесущих OFDM символа с применением оконного преобразования Фурье не выполняются условия предельных теорем теории вероятностей при малом числе наблюдений большого числа параметров [Цветов В.П. и др. Об одной модели динамического управления потоком данных в радиоканале / Международная научно-техническая конференция «Перспективные информационные технологии» 28-30 апреля 2015 г. Сборник научных трудов, т. 1, с. 299-302].The disadvantages include the fact that adequate recognition of all frequency components of each received information OFDM symbol is possible only upon completion of its reception and processing, that is, it is impossible to measure low-frequency subcarriers with the required accuracy until the transmission and reception of the entire symbol is complete. [Sergienko A.B. Digital signal processing: - BHV-Petersburg, 2013, p. 268-270]. In particular, when all OFDM symbol orthogonal subcarriers are recognized using the window Fourier transform, the conditions of the limit theorems of probability theory are not satisfied with a small number of observations of a large number of parameters [V. Tsvetov et al. On one model of dynamic control of data flow in a radio channel / International scientific and technical conference "Advanced Information Technologies" April 28-30, 2015. Collection of scientific papers, vol. 1, p. 299-302].

Если реализовать раннее оконное распознавание сигнала с частотой отсчетов, превышающей в 2-3 и более раза частоту Найквиста, то при оценке символа до его завершения требуется большой объем вычислительных затрат, сопровождающихся снижением точности обработки сигналов в реальном временном масштабе. Также всегда существует опасность получения выборки сигнала, когда задача оценки оказывается плохо обусловленной или вырожденной [Дмитриев Е.В. Аппроксимация коротких процессов, сигналов, функций и расчет их гармонических дискретных спектров / Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007. - Т. 10, №1. - С. 6-19; Белокуров А.А. и др. Метод определения необходимой длительности многочастотных сигналов для их анализа методами линейной алгебры / Системы обработки информации, 2016, выпуск 1(138). - С. 6-9].If you implement early window signal recognition with a sampling frequency that is 2-3 times or more the Nyquist frequency, then evaluating a symbol before its completion requires a large amount of computational cost, accompanied by a decrease in the accuracy of signal processing in real time scale. Also, there is always the danger of obtaining a signal sample when the estimation task turns out to be ill-conditioned or degenerate [Dmitriev EV Approximation of short processes, signals, functions and calculation of their harmonic discrete spectra / Physics of wave processes and radio engineering systems. - 2007. - T. 10, No. 1. - S. 6-19; Belokurov A.A. et al. Method for determining the required duration of multi-frequency signals for their analysis by linear algebra methods / Information Processing Systems, 2016, Issue 1 (138). - S. 6-9].

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.The claimed method of receiving OFDM signals is devoid of these disadvantages.

Известен аналогичный способ приема сигналов OFDM, основанный на определении параметров N спектральных субполосных составляющих с применением набора из N собственных векторов субполосной матрицы поднесущих частот, соответствующего параметрам символа на передающей стороне [патент РФ 2344546, МПК G06F 17/14, публикация патента 20.01.2009; патент RU 2000105139 А, МПК H04J, публикация патента 27.06.2003; патент US 7801232 В2, МПК H04K 1/10, публикация патента 21.09.2010. Для распознавания переданного символа на приемной стороне формируются и сохраняются N собственных векторов, количество и параметры которых соответствует числу и параметрам априорно известных информационных каналов. Полученный набор векторов является ортогональным базисом для обработки принимаемой информации. Распознавание символа заключается в оценке уровня скалярного произведения вектора оцифрованного принятого сигнала на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного субполосного ортогонального базиса.A similar method for receiving OFDM signals is known, based on the determination of the parameters of N spectral subband components using a set of N eigenvectors of a subband matrix of subcarrier frequencies corresponding to the symbol parameters on the transmitting side [RF patent 2344546, IPC G06F 17/14, patent publication 01.20.2009; patent RU 2000105139 A, IPC H04J, publication of the patent June 27, 2003; US patent 7801232 B2, IPC H04K 1/10, publication of the patent 09/21/2010. To recognize the transmitted symbol, N eigenvectors are generated and stored on the receiving side, the number and parameters of which correspond to the number and parameters of a priori known information channels. The resulting set of vectors is an orthogonal basis for processing the received information. Character recognition consists in estimating the level of the scalar product of the vector of the digitized received signal by each eigenvector of the subband matrix from the stored subband orthogonal basis.

Достоинством способа является возможность получения текущих данных по каждой отдельной цоднесущей с их уточнением в условиях воздействия помех.The advantage of this method is the ability to obtain current data for each individual data carrier with their refinement under the influence of interference.

К недостаткам способа относится то, что распознавание всех частотных составляющих каждого принимаемого информационного символа OFDM возможно только по завершении его приема и обработки.The disadvantages of the method include the fact that the recognition of all frequency components of each received information OFDM symbol is possible only upon completion of its reception and processing.

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.The claimed method of receiving OFDM signals is devoid of these disadvantages.

Наиболее близким к заявляемому способу (прототипом) является способ восстановления передаваемой информации из принятого сигнала [патент RU 2599930, МПК H04L 27/26, опубликован 27.10.2016]. Способ заключается в приеме сигнала через принимающую антенну и подаче его на квадратурный демодулятор, оцифровке сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя, параллельно-последовательном преобразовании для формирования цифрового потока, при этом формируют и сохраняют субполосный ортогональный базис, состоящий из J рассчитанных и отобранных, в соответствии с количеством используемых информационных каналов в выделенной полосе частот, собственных векторов субполосной матрицы

Figure 00000001
i, k=1, …, N; удаляют защитный интервал, если таковой имеется; для восстановления передаваемой информации из принятых сигналов на приемной стороне производят и оценивают скалярное произведение вектора оцифрованного принятого сигнала на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного упомянутого субполосного ортогонального базиса.Closest to the claimed method (prototype) is a method of recovering transmitted information from a received signal [patent RU 2599930, IPC H04L 27/26, published on 10.27.2016]. The method consists in receiving a signal through a receiving antenna and supplying it to a quadrature demodulator, digitizing the signal using an analog-to-digital converter, parallel-serial conversion to form a digital stream, while forming and storing a subband orthogonal basis, consisting of J calculated and selected, in according to the number of used information channels in the selected frequency band, eigenvectors of the subband matrix
Figure 00000001
i, k = 1, ..., N; remove the guard interval, if any; To restore the transmitted information from the received signals, the scalar product of the vector of the digitized received signal and each eigenvector of the subband matrix from the stored mentioned subband orthogonal basis is produced and evaluated.

Достоинства прототипа - возможность приема сигналов с низким уровнем внеполосных излучений (порядка -60 дБ), большей скоростью передачи (на ~20%), за счет дополнительного количества каналов для передачи информации и наличия встроенного защитного интервала в символе, позволяющего уменьшить продолжительность защитного префикса.The advantages of the prototype are the ability to receive signals with a low level of out-of-band emissions (of the order of -60 dB), a higher transmission speed (by ~ 20%), due to the additional number of channels for transmitting information and the presence of a built-in protective interval in the symbol, which reduces the duration of the protective prefix.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

возможность распознавания принимаемого OFDM-символа только на длительности интервала T0 ортогональности поднесущих после завершения цифровой обработки всего принятого символа;the ability to recognize the received OFDM symbol only for the duration of the interval T 0 of the orthogonality of the subcarriers after digital processing of the entire received symbol is completed;

возможность передачи по обратному радиоканалу служебной информации о состоянии радиоканала для принятия решения об изменении структуры очередного передаваемого по прямому радиоканалу OFDM-символа только по окончании обработки всего принятого символа.the possibility of transmitting over the reverse radio channel service information about the state of the radio channel for making a decision on changing the structure of the next OFDM symbol transmitted on the direct radio channel only after the processing of the entire received symbol.

Заявленный способ приема сигналов OFDM лишен указанных недостатков.The claimed method of receiving OFDM signals is devoid of these disadvantages.

Техническим результатом изобретения является увеличение пропускной способности радиоканала при посимвольной передаче информации по прямому радиоканалу за счет распознавания по результатам измерения и обработки принимаемого символа OFDM до завершения его передачи по прямому радиоканалу и формирования в приемном устройстве служебной информации о досрочном распознавании символа с последующей передачей соответствующей квитанции по обратному радиоканалу с целью завершения передачи по прямому радиоканалу текущего символа и перехода к передаче очередного символа с учетом возможного изменения его структуры, зависящей от текущей сигнально-помеховой обстановки.The technical result of the invention is to increase the throughput of a radio channel during symbol-wise transmission of information on a direct radio channel due to recognition by the results of measurement and processing of the received OFDM symbol until completion of its transmission on the direct radio channel and generation of service information on the early recognition of the symbol in the receiver, followed by transmission of the corresponding receipt by reverse radio channel in order to complete the transmission of the current symbol on the direct radio channel and go to transmission of the next character, taking into account a possible change in its structure, depending on the current signal-noise situation.

Технический результат изобретения заключается в следующем.The technical result of the invention is as follows.

В способе приема OFDM сигнала, включающем прием сигнала через принимающую антенну и подачу его на квадратурный демодулятор, оцифровку сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя, параллельно-последовательное преобразование для формирования цифрового потока, характеризующееся тем, что:In the method of receiving an OFDM signal, including receiving a signal through a receiving antenna and supplying it to a quadrature demodulator, digitizing the signal using an analog-to-digital converter, parallel-serial conversion to form a digital stream, characterized in that:

- формируют и сохраняют субполосный ортогональный базис

Figure 00000002
состоящий из J рассчитанных и отобранных, в соответствии с количеством используемых информационных каналов в выделенной полосе частот, собственных векторов
Figure 00000003
субполосной матрицы
Figure 00000004
i,k=1, …, N;- form and save a subband orthogonal basis
Figure 00000002
consisting of J calculated and selected, in accordance with the number of used information channels in the selected frequency band, eigenvectors
Figure 00000003
subband matrix
Figure 00000004
i, k = 1, ..., N;

- производят удаление защитного интервала, если таковой имеется;- remove the guard interval, if any;

- для восстановления передаваемой информации из принятых сигналов на приемной стороне производят скалярное произведение вектора оцифрованного принятого сигнала

Figure 00000005
на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного упомянутого субполосного ортогонального базиса Q, причем OFDM символы в процессе текущего приема сигнала подвергаются раздельной полосовой обработке, при которой, с применением априорных и измеренных данных о радиоканале, параллельно или последовательно во времени синтезируется, начиная с поднесущей, имеющей минимальную частоту ƒN=1/Т0, где T0 - период ортогональности, базис из B=LM низкочастотных эталонных сигналов
Figure 00000006
t ∈[0,T0], b=1, 2, …, В, получаемых квадратурной модуляцией не более чем М-мерным сигнальным созвездием каждой из L низкочастотных поднесущих, а также параллельно или последовательно во времени посредством спектрального анализа текущего входного сигнала, начиная с поднесущей, имеющей максимальную частоту ƒN=N/T0, определяются амплитуды Н высокочастотных спектральных составляющих, из которых формируется отображение
Figure 00000007
t ∈[0,T0] высокочастотной полосы принимаемого символа, далее из фрагмента сигнала s(t), принятого за текущий временной интервал [0,t], t<T0 вычитается соответствующий фрагмент отображения высокочастотной полосы сигнала
Figure 00000008
t ∈[0,t], а разностный сигнал
Figure 00000009
t ∈[0, t] - сравнивается с соответствующими фрагментами низкочастотных эталонных сигналов
Figure 00000010
t ∈[0,t], по результатам сравнения в момент времени окончания распознавания tp≤T0 из базиса низкочастотных эталонных сигналов выбирается сигнал с формой сравниваемого фрагмента, наиболее близкой к форме фрагмента разностного сигнала
Figure 00000011
t ∈[0,tp], а сигнал, состоящий из суммы фрагментов выбранного эталонного низкочастотного сигнала и отображения высокочастотной полосы сигнала
Figure 00000012
экстраполированный на интервал [0,Т0], принимается в качестве распознанного входного символа, затем производится контрольная оценка результатов сравнения фрагментов, характеризующаяся увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа, которая повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного не менее чем два раза подряд выбран один и тот же эталонный сигнал, при малом количестве N поднесущих и малом значении мерности М сигнального созвездия синтезируется базис из В=MN эталонных сигналов, экстраполированных на интервал ортогональности [0, Т0], после распознавания входного сигнала по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, о формировании структуры очередного символа с учетом изменения сигнально-помеховой обстановки и о начале его передачи по прямому каналу.- to restore the transmitted information from the received signals, the scalar product of the vector of the digitized received signal is produced on the receiving side
Figure 00000005
for each eigenvector of the subband matrix from the stored mentioned subband orthogonal basis Q, wherein OFDM symbols during the current signal reception are subjected to separate band processing, in which, using a priori and measured data on the radio channel, it is synthesized in parallel or sequentially in time, starting with the subcarrier, having a minimum frequency ƒ N = 1 / T 0 , where T 0 is the period of orthogonality, the basis of B = L M low-frequency reference signals
Figure 00000006
t ∈ [0, T 0 ], b = 1, 2, ..., B, obtained by quadrature modulation by no more than the M-dimensional signal constellation of each of the L low-frequency subcarriers, as well as in parallel or sequentially in time by spectral analysis of the current input signal, starting with a subcarrier having a maximum frequency ƒ N = N / T 0 , the amplitudes H of the high-frequency spectral components are determined, from which the mapping is formed
Figure 00000007
t ∈ [0, T 0 ] of the high-frequency band of the received symbol, then from the fragment of the signal s (t) received for the current time interval [0, t], t <T 0, the corresponding fragment of the display of the high-frequency band of the signal is subtracted
Figure 00000008
t ∈ [0, t], and the difference signal
Figure 00000009
t ∈ [0, t] - is compared with the corresponding fragments of low-frequency reference signals
Figure 00000010
t ∈ [0, t], according to the results of comparison at the time of recognition completion t p ≤T 0 from the basis of low-frequency reference signals, a signal is selected with the shape of the compared fragment closest to the shape of the fragment of the difference signal
Figure 00000011
t ∈ [0, t p ], and the signal consisting of the sum of the fragments of the selected reference low-frequency signal and the display of the high-frequency band of the signal
Figure 00000012
extrapolated to the interval [0, T 0 ], is taken as a recognized input symbol, then a control evaluation of the results of fragment comparison is performed, characterized by an increase by one current count of the interval of [0, t p + Δt] recognition of the received symbol, which is repeated until while the same reference signal is selected as recognized at least twice in a row, with a small number of N subcarriers and a small dimension M of the signal constellation, a basis is synthesized from B = M N reference signals, extra polished by the orthogonality interval [0, T 0 ], after recognition of the input signal, a recognition receipt is transmitted through the return channel, which decides on the completion of the transmission of the current symbol on the forward channel, on the formation of the structure of the next symbol taking into account changes in the signal-noise situation and the beginning of its transmission on a direct channel.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 1, - обработка принимаемых OFDM сигналов, позволяющая реализовать достоверное распознавание каждого принимаемого OFDM символа до завершения его передачи.The technical problem solved by the invention according to claim 1 is the processing of received OFDM signals, which allows realizing reliable recognition of each received OFDM symbol until completion of its transmission.

Названная техническая задача решается посредством раздельной полосовой обработки принимаемого сигнала в режиме реального времени, которая заключается в выборе из синтезированного базиса низкочастотных составляющих OFDM символа наиболее близкого по форме варианта фрагмента принимаемого сигнала и в определении посредством текущего спектрального анализа отображения высокочастотной полосы этого фрагмента. Базис В=ML низкочастотных сигналов формируется с учетом априорных и измеренных данных из LM амплитуд, полученных квадратурной модуляцией L низкочастотных ортогональных поднесущих с применением не более чем М-мерных сигнальных созвездий. Формирование образа высокочастотной составляющей принимаемого фрагмента, содержащего Н высокочастотных поднесущих, реализуется путем текущего спектрального анализа принимаемого символа. Его особенностью является увеличение точности определения параметров поднесущих с известным периодом при увеличении отношения времени анализа текущего сигнала к периоду поднесущей [Белокуров А.А. и др. Метод определения необходимой длительности многочастотных сигналов для их анализа методами линейной алгебры/ Системы обработки информации, 2016, выпуск 1 (138). - С. 6-9]. Также для повышения точности спектрального анализа высокочастотной полосы сигнала предлагается применить режекцию низкочастотных составляющих принимаемого сигнала [Вострецов А.Г., Богданович В.А., Гундарева М.В. Режекция внеполосной помехи/Доклады АН ВШ РФ, Технические науки, 2013, №1 (20), с. 72-79]. Отображение

Figure 00000013
высокочастотной составляющей, экстраполированное на период ортогональности [0, T0], вычитается в режиме реального времени на интервале [0, t], t<T0, из принимаемого сигнала s(t). Разностный сигнал
Figure 00000014
на интервале [0, t] сравнивается с базисом низкочастотных эталонных сигналов и по результатам сравнения в момент времени окончания распознавания t=tp≤T0 из базиса низкочастотных эталонных сигналов выбирается сигнал с формой сравниваемого фрагмента максимально приближенной к форме фрагмента разностного низкочастотного сигнала, а сумма отображения высокочастотной составляющей и выбранного низкочастотного эталонного сигнала принимается в качестве распознанного входного сигнала.The aforementioned technical problem is solved by separate strip processing of the received signal in real time, which consists in selecting from the synthesized basis of the low-frequency OFDM components the symbol of the closest form of the received signal fragment and determining, by means of the current spectral analysis, the display of the high-frequency band of this fragment. The basis B = M L of low-frequency signals is formed taking into account a priori and measured data from LM amplitudes obtained by quadrature modulation of L low-frequency orthogonal subcarriers using no more than M-dimensional signal constellations. Image formation of the high-frequency component of the received fragment containing H high-frequency subcarriers is implemented by means of the current spectral analysis of the received symbol. Its peculiarity is to increase the accuracy of determining the parameters of subcarriers with a known period while increasing the ratio of the analysis time of the current signal to the period of the subcarrier [Belokurov A.A. et al. Method for determining the required duration of multi-frequency signals for their analysis by linear algebra methods / Information Processing Systems, 2016, Issue 1 (138). - S. 6-9]. Also, to improve the accuracy of the spectral analysis of the high-frequency band of the signal, it is proposed to use the rejection of the low-frequency components of the received signal [Vostretsov AG, Bogdanovich VA, Gundareva MV Out-of-band interference rejection / Reports of the Academy of Sciences of the Higher School of the Russian Federation, Engineering, 2013, No. 1 (20), p. 72-79]. Display
Figure 00000013
the high-frequency component extrapolated to the period of orthogonality [0, T 0 ] is subtracted in real time on the interval [0, t], t <T 0 , from the received signal s (t). Differential signal
Figure 00000014
on the interval [0, t], it is compared with the basis of low-frequency reference signals and, at the time of the end of recognition t = t p ≤T 0, from the basis of low-frequency reference signals, a signal with the shape of the compared fragment as close as possible to the fragment of the difference low-frequency signal is selected, and the sum of the display of the high-frequency component and the selected low-frequency reference signal is adopted as the recognized input signal.

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.Comparison of the proposed method with the prototype and other known theoretical and technical solutions shows that they do not have the claimed features of the invention. The implementation of the distinguishing features allows the invention to acquire new properties not previously known. Therefore, the hallmarks are significant.

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 2, - повышение достоверности распознавания каждого принимаемого OFDM символа до завершения его передачи.The technical problem solved by the invention according to claim 2 is to increase the recognition accuracy of each received OFDM symbol until its transmission is complete.

Названная техническая задача решается выполнением процедуры контрольной оценки результатов сравнения низкочастотных составляющих фрагментов принятого и выбранного низкочастотного эталонного сигнала с увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа. Процедура повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного символа не будет дважды и более раз подряд выбран один и тот же опорный сигнал. При этом должно выполняться условие tp+iΔt<T0, i=1, 2, ….The named technical problem is solved by performing a control evaluation procedure for comparing the low-frequency component fragments of the received and selected low-frequency reference signal with an increase of one current count of the recognition symbol interval [0, t p + Δt]. The procedure is repeated until the same reference signal is selected twice or more in a row as the recognized symbol. In this case, the condition t p + iΔt <T 0 , i = 1, 2, ... should be satisfied.

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.Comparison of the proposed method with the prototype and other known theoretical and technical solutions shows that they do not have the claimed features of the invention. The implementation of the distinguishing features allows the invention to acquire new properties not previously known. Therefore, the hallmarks are significant.

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 3, - обработка принимаемых OFDM сигналов с малым количеством N поднесущих при малом значении мерности М сигнального созвездия, позволяющая упростить достоверное распознавание каждого принимаемого OFDM символа до завершения его передачи.The technical problem solved by the invention according to claim 3 is the processing of received OFDM signals with a small number of N subcarriers with a small dimension M of the signal constellation, which allows to simplify reliable recognition of each received OFDM symbol before completion of its transmission.

Названная техническая задача решается только за счет синтеза базиса из B=MN эталонных сигналов, экстраполированных на интервал ортогональности [0, T0]. Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.The named technical problem is solved only by synthesizing a basis from B = M N reference signals extrapolated to the orthogonality interval [0, T 0 ]. Comparison of the proposed method with the prototype and other known theoretical and technical solutions shows that they do not have the claimed features of the invention. The implementation of the distinguishing features allows the invention to acquire new properties not previously known. Therefore, the hallmarks are significant.

Техническая задача, решаемая изобретением по п. 4, - увеличение пропускной способности радиоканала при передаче OFDM сигналов.The technical problem solved by the invention according to claim 4 is to increase the bandwidth of the radio channel when transmitting OFDM signals.

Названная техническая задача решается тем, что после распознавания входного символа по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, формировании очередного символа с учетом изменения сигнально-помеховой обстановки и начале его передаче по прямому каналу.The named technical problem is solved by the fact that after recognition of the input symbol, a recognition receipt is transmitted through the return channel, which decides on the completion of the transmission of the current symbol on the forward channel, the formation of the next symbol, taking into account the change in the signal-noise situation and the beginning of its transmission on the forward channel.

Сравнение заявляемого способа с прототипом и другими известными теоретическими и техническими решениями показывает, что они не имеют заявляемых признаков изобретения. Осуществление отличительных признаков позволяет изобретению приобрести новые свойства, ранее не известные. Следовательно, отличительные признаки являются существенными.Comparison of the proposed method with the prototype and other known theoretical and technical solutions shows that they do not have the claimed features of the invention. The implementation of the distinguishing features allows the invention to acquire new properties not previously known. Therefore, the hallmarks are significant.

При реализации способа в приемном оборудовании могут быть использованы любые виды и алгоритмы цифровой обработки сигналов, обеспечивающие заявленные функции в режиме реального времени с требуемой для распознавания точностью.When implementing the method in the receiving equipment, any types and algorithms of digital signal processing can be used that provide the claimed functions in real time with the accuracy required for recognition.

Данное изобретение может быть осуществлено в аппаратном или программном обеспечении, или какой-либо их комбинации.The invention may be embodied in hardware or software, or any combination thereof.

Изобретение допускает различные способы и средства спектрального анализа высокочастотной части символа, например, с применением с перестраиваемой полосовой или. многополосной фильтрации, вейвлет-преобразования. Операция распознавания может осуществляться с применением метода наименьших квадратов и метода максимального правдоподобия.The invention allows various methods and means of spectral analysis of the high-frequency part of the symbol, for example, using tunable bandpass or. multiband filtering, wavelet transform. The recognition operation can be carried out using the least squares method and the maximum likelihood method.

Графические материалы заявки содержат: фиг. 1 - блок-схема алгоритма приема символов; фиг. 2 - структура схема распознавания QAM-OFDM символов; фиг. 3 - блок-схема алгоритма распознавания символов; фиг. 4 - эпюры сигналов; фиг. 5 - схема квитирования.The graphic materials of the application contain: FIG. 1 is a block diagram of an algorithm for receiving symbols; FIG. 2 is a structure of a QAM-OFDM symbol recognition circuit; FIG. 3 is a block diagram of a character recognition algorithm; FIG. 4 - diagrams of signals; FIG. 5 - acknowledgment scheme.

Реализация заявленного способа заключается в следующем (фиг. 1, 2).Implementation of the claimed method is as follows (Fig. 1, 2).

Шаг 1. Демодуляция.Step 1. Demodulation.

В приемных каналах после демодуляции формируется два сигнала: синфазный sI(t) и квадратурный sQ(t), сумма которых в общем виде с учетом шума ξ(t) и нормирующего усиления может быть записана в тригонометрической форме как зашумленный входной сигналAfter demodulation, two signals are formed in the receiving channels: in-phase s I (t) and quadrature s Q (t), the sum of which, taking into account the noise ξ (t) and the normalizing gain, can be written in trigonometric form as a noisy input signal

Figure 00000015
Figure 00000015

где AI и AQ - амплитуды квадратурных составляющих. После разделения входного сигнала на синфазную и квадратурную составляющие каждая из них обрабатывается в идентичных каналах. Обработка заключается в выполнении следующих операций.where A I and A Q are the amplitudes of the quadrature components. After the input signal is divided into in-phase and quadrature components, each of them is processed in identical channels. Processing consists of the following operations.

Шаг 2. Аналого-цифровое преобразование (АЦП).Step 2. Analog-to-digital conversion (ADC).

В результате АЦП формируются отсчеты с частотой квантования во времени, обеспечивающей необходимую точность оценки коротких сигналов. Частота квантования может превышать в 2 и более раза частоту Найквиста.As a result of the ADC, samples are generated with a time quantization frequency that provides the necessary accuracy for estimating short signals. The quantization frequency can exceed 2 or more times the Nyquist frequency.

Шаг 3а. Выделение поднесущих из принимаемого сигнала в режиме реального времени.Step 3a The selection of subcarriers from the received signal in real time.

В отличие от традиционных методов анализа временных фрагментов сигналов в работе [Дмитриев Е.В. Аппроксимация коротких процессов, сигналов, функций и расчет их гармонических дискретных спектров / Е.В. Дмитриев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007. - Т. 10, №1. - С. 6-19] рассматриваются варианты улучшения спектрального разрешения в усеченном спектре анализируемого сигнала при конечном числе отсчетов путем использования априорной информации о параметрах обрабатываемых сигналов. Так как при обработке принимаемого символа известен его спектральный состав и начальные фазы субполосных поднесущих, то искомыми являются только амплитуды поднесущих. Ограничение на норму вектора ошибок δ зависит от мерности сигнального созвездия М, величины анализируемой части спектра сигнала и отношения сигнал/шум (ОСШ). Для достижения наилучшей точности оценки за интервал наблюдения [0, t] может использоваться метод максимального правдоподобия или метод минимального СКО.In contrast to traditional methods of analysis of temporal fragments of signals in the work [Dmitriev E.V. Approximation of short processes, signals, functions and calculation of their harmonic discrete spectra / E.V. Dmitriev // Physics of wave processes and radio engineering systems. - 2007. - T. 10, No. 1. - S. 6-19] discusses options for improving the spectral resolution in the truncated spectrum of the analyzed signal with a finite number of samples by using a priori information about the parameters of the processed signals. Since, when processing the received symbol, its spectral composition and initial phases of subband subcarriers are known, only the amplitudes of the subcarriers are sought. The restriction on the norm of the error vector δ depends on the dimension of the signal constellation M, the magnitude of the analyzed part of the signal spectrum, and the signal-to-noise ratio (SNR). To achieve the best estimation accuracy for the observation interval [0, t], the maximum likelihood method or the minimum standard deviation method can be used.

Для уменьшения погрешности оценки амплитуд, создаваемой низкочастотными поднесущими, их можно режектировать из принимаемого символа как внеполосные помехи. Например, в работе [Вострецов А.Г., Богданович В.А., Гундарева М.В. Режекция внеполосной помехи / Доклады АН ВШ РФ, Технические науки, 2013, №1 (20), с. 72-79] описан способ, который сводится к вычитанию из вектора спектральных отсчетов наблюдаемого процесса его проекции в подпространство помехи. Данный алгоритм предложено применять совместно с известной процедурой временного взвешивания для дополнительного подавления помехи. Для случая гармонической помехи дополнительное подавление составляет величину до 60 дБ при использовании для временного взвешивания прямоугольного окна и до 40 дБ - для окна Натолла.To reduce the error in the estimate of the amplitudes created by the low-frequency subcarriers, they can be rejected from the received symbol as out-of-band interference. For example, in [Vostretsov A.G., Bogdanovich V.A., Gundareva M.V. Out-of-band interference rejection / Reports of the Academy of Sciences of the Higher School of the Russian Federation, Engineering, 2013, No. 1 (20), p. 72-79] describes a method that reduces to subtracting from the vector of spectral readings of the observed process of its projection into the subspace of interference. This algorithm is proposed to be used in conjunction with the well-known procedure of temporary weighing to further suppress interference. For the case of harmonic interference, the additional suppression is up to 60 dB when used for temporary weighing of a rectangular window and up to 40 dB for the Natoll window.

Количество Н поднесущих, определяющих ВЧ полосу отображения символа может определяться либо как фиксированная величина, ориентированная на априорно известные данные, либо дополнительно изменяться в зависимости от соотношения скоростей спектрального анализа и синтеза базиса эталонных сигналов НЧ полосы в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 3, который будет рассмотрен ниже.The number H of subcarriers defining the HF symbol mapping band can be determined either as a fixed value oriented to a priori known data, or additionally vary depending on the ratio of the spectral analysis rates and the synthesis of the basis of the LF band reference signals in accordance with the algorithm shown in FIG. 3, which will be discussed below.

Шаг 3б. Формирование отображения ВЧ полосы принимаемого символа.Step 3b. Formation of the display of the HF band of the received symbol.

По измеренным амплитудам синфазной

Figure 00000016
и квадратурной
Figure 00000017
высокочастотных спектральных составляющих формируется суммарный сигнал, который после экстраполяции на период ортогональности [0, Т0] является отображением высокочастотной полосы принимаемого символа:According to the measured in-phase amplitudes
Figure 00000016
and quadrature
Figure 00000017
of high-frequency spectral components, a total signal is formed, which after extrapolation to the orthogonality period [0, T 0 ] is a display of the high-frequency band of the received symbol:

Figure 00000018
Figure 00000018

Шаг 3в. Формирование текущего отображения НЧ полосы принимаемого символа на интервале [0, t].Step 3c. Formation of the current display of the LF band of the received symbol in the interval [0, t].

Текущее отображение НЧ полосы принимаемого символа определяется как разность между принимаемым сигналом и отображением ВЧ полосы принимаемого символа на интервале [0, t]The current display of the LF band of the received symbol is defined as the difference between the received signal and the display of the HF band of the received symbol in the interval [0, t]

Figure 00000019
Figure 00000019

Шаг 4а. Синтез амплитуд элементов сигнальных созвездий низкочастотных поднесущих.Step 4a Synthesis of amplitudes of elements of signal constellations of low-frequency subcarriers.

Синтез амплитуд реализуется исходя из априорных данных о максимальной размерности М сигнального созвездия и результатов текущего спектрального анализа принимаемого сигнала с учетом его усиления и нормирования.Amplitude synthesis is based on a priori data on the maximum dimension M of the signal constellation and the results of the current spectral analysis of the received signal, taking into account its amplification and normalization.

Шаг 4б. Формирование базиса эталонных низкочастотных сигналов (БЭНС)Step 4b. The formation of the basis of the reference low-frequency signals (BENS)

Количество эталонных сигналов определяется максимальной размерностью М сигнального созвездия и количеством L синтезируемых низкочастотных поднесущих. Количество всех возможных сочетаний определяет размерность базиса эталонных низкочастотных эталонных сигналов (БЭНС)The number of reference signals is determined by the maximum dimension M of the signal constellation and the number L of synthesized low-frequency subcarriers. The number of all possible combinations determines the dimension of the basis of the reference low-frequency reference signals (BENS)

B=ML B = M L

При больших значениях М и L базис будет требовать большой емкости ЗУ, что существенно ограничивает или делает невозможным синтез полного набора эталонных сигналов ВЧ и НЧ полос. Например, при М=16 и L=4 размерность базиса составляет величину В=65536, а при М=64 и Z=100 размерность БЭНС вырастает до В=1,1228⋅10381. Таким образом, исключение спектрального анализа сигнала возможно только при приеме относительно узкополосныхFor large values of M and L, the basis will require a large capacity of the memory, which significantly limits or makes it impossible to synthesize a complete set of reference signals of the high and low bands. For example, at M = 16 and L = 4, the dimension of the basis is B = 65536, and at M = 64 and Z = 100, the dimension of the BENS grows to B = 1.1228⋅10 381 . Thus, the exclusion of the spectral analysis of the signal is possible only when receiving relatively narrowband

Шаг 5. Распознавание символа по результатам сравнения БЭНС с ОНЧ на интервале [0, t].Step 5. Character recognition based on the results of comparing BENS with VLF in the interval [0, t].

Распознавание осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 3 и иллюстрируется эпюрами на фиг. 4.Recognition is carried out in accordance with the algorithm shown in FIG. 3 and is illustrated by the diagrams in FIG. 4.

Мерой близости отсчетов синтезируемых сигналов и полученного отображения при применении критерия минимума среднеквадратической ошибки используется зависимость в видеA measure of the closeness of the samples of the synthesized signals and the resulting mapping when applying the criterion of the minimum standard error is a dependence in the form

Figure 00000020
Figure 00000020

где R - текущее количество отсчетов на интервале [0, t].where R is the current number of samples in the interval [0, t].

По результатам анализа

Figure 00000021
определяется эталонный НЧ сигнал, который для идентификации распознанного символа суммируется с отображением его ВЧ полосыAccording to the analysis
Figure 00000021
a reference low-frequency signal is determined, which is added to the identification of its high-frequency band to identify the recognized symbol

Figure 00000022
Figure 00000022

а спектральный состав и эпюра распознанного символа используется для дальнейшей обработки принимаемого сигнала.and the spectral composition and plot of the recognized symbol is used to further process the received signal.

Таким образом, для распознавания символа за интервал времени t ∈[0,tp<Т0] определяющим параметром является величина допустимой ошибки оценки сигнала на данной конкретной реализации при заданных параметрах сигнально-кодовых конструкций и допусках на норму вектора ошибок измерений при максимальном индексе модуляции [Белокуров А.А. и др. Метод определения необходимой длительности многочастотных сигналов для их анализа методами линейной алгебры / Системы обработки информации, 2016, выпуск 1 (138). - С. 6-9].Thus, for character recognition over a time interval t ∈ [0, t p <T 0 ], the determining parameter is the value of the allowable error of the signal estimation on this particular implementation for the given parameters of the signal-code constructions and the tolerances on the norm of the measurement error vector at the maximum modulation index [Belokurov A.A. et al. Method for determining the required duration of multi-frequency signals for their analysis by linear algebra methods / Information Processing Systems, 2016, Issue 1 (138). - S. 6-9].

С целью повышения достоверности распознавания процедура определения эталонного НЧ сигнала повторяется до тех пор, пока два и более раз подряд не будет выбран один и тот же сигнал. Тогда время распознавания определяется как tpi=tp+iΔt, где - Δt - интервал дискретизации, i=1, 2….In order to increase the recognition reliability, the procedure for determining the reference LF signal is repeated until the same signal is selected two or more times in a row. Then the recognition time is defined as t pi = t p + iΔt, where - Δt is the sampling interval, i = 1, 2 ....

Шаг 6. Передача по обратному каналу квитанции о распознавании символа (фиг. 5)Step 6. Transmission on the reverse channel of the receipt for character recognition (Fig. 5)

Квитанция о распознавании предназначена для априорно обусловленного сглаженного завершения передачи текущего символа и перехода к передаче очередного символа, сигнально-кодовая конструкция которого определяется исходя из оценки сигнально-помеховой обстановки.The recognition receipt is intended for a priori due to the smooth completion of the transmission of the current symbol and the transition to the transmission of the next symbol, the signal-code construction of which is determined based on the evaluation of the signal-noise situation.

Claims (7)

1. Способ приема OFDM сигнала, включающий прием сигнала через принимающую антенну и подачу его на квадратурный демодулятор, оцифровку сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя, параллельно-последовательное преобразование для формирования цифрового потока, характеризующееся тем, что:1. A method of receiving an OFDM signal, including receiving a signal through a receiving antenna and supplying it to a quadrature demodulator, digitizing the signal using an analog-to-digital converter, parallel-serial conversion to form a digital stream, characterized in that: - формируют и сохраняют субполосный ортогональный базис
Figure 00000023
состоящий из J рассчитанных и отобранных, в соответствии с количеством используемых информационных каналов в выделенной полосе частот, собственных векторов
Figure 00000024
субполосной матрицы
Figure 00000025
i, k=1, …, N;- form and save a subband orthogonal basis
Figure 00000023
consisting of J calculated and selected, in accordance with the number of used information channels in the selected frequency band, eigenvectors
Figure 00000024
subband matrix
Figure 00000025
i, k = 1, ..., N; - производят удаление защитного интервала, если таковой имеется;- remove the guard interval, if any; - для восстановления передаваемой информации из принятых сигналов на приемной стороне производят скалярное произведение вектора оцифрованного принятого сигнала
Figure 00000026
на каждый собственный вектор субполосной матрицы из сохраненного упомянутого субполосного ортогонального базиса Q, отличающийся тем, что OFDM символы в процессе текущего приема сигнала подвергаются раздельной полосовой обработке, при которой, с применением априорных и измеренных данных о радиоканале, параллельно или последовательно во времени синтезируется, начиная с поднесущей, имеющей минимальную частоту ƒN=1/T0, где Т0 - период ортогональности, базис из B=LM низкочастотных эталонных сигналов
Figure 00000027
t ∈[0,T0], b=1, 2, …, B, получаемых квадратурной модуляцией не более чем М-мерным сигнальным созвездием каждой из L низкочастотных поднесущих, а также параллельно или последовательно во времени посредством спектрального анализа текущего входного сигнала, начиная с поднесущей, имеющей максимальную частоту ƒN=N/T0, определяются амплитуды Н высокочастотных спектральных составляющих, из которых формируется отображение
Figure 00000028
t ∈[0,T0] высокочастотной полосы принимаемого символа, далее из фрагмента сигнала s(t), принятого за текущий временной интервал [0,t], t<T0, вычитается соответствующий фрагмент отображения высокочастотной полосы сигнала
Figure 00000028
t ∈ [0,t], а разностный сигнал
Figure 00000029
t ∈[0,t], сравнивается с соответствующими фрагментами низкочастотных эталонных сигналов
Figure 00000027
t ∈ [0,t], по результатам сравнения в момент времени окончания распознавания tp≤T0 из базиса низкочастотных эталонных сигналов выбирается сигнал с формой сравниваемого фрагмента, наиболее близкой к форме фрагмента разностного сигнала
Figure 00000030
t ∈ [0,tp], а сигнал, состоящий из суммы фрагментов выбранного эталонного низкочастотного сигнала и отображения высокочастотной полосы сигнала
Figure 00000031
экстраполированный на интервал [0,T0], принимается в качестве распознанного входного символа.- to restore the transmitted information from the received signals, the scalar product of the vector of the digitized received signal is produced on the receiving side
Figure 00000026
for each eigenvector of the subband matrix from the stored mentioned subband orthogonal basis Q, characterized in that OFDM symbols during the current signal reception are subjected to separate band processing, in which, using a priori and measured data on the radio channel, it is synthesized in parallel or sequentially in time, starting with a subcarrier having a minimum frequency ƒ N = 1 / T 0 , where T 0 is the period of orthogonality, a basis of B = L M low-frequency reference signals
Figure 00000027
t ∈ [0, T 0 ], b = 1, 2, ..., B, obtained by quadrature modulation by no more than M-dimensional signal constellation of each of L low-frequency subcarriers, as well as in parallel or sequentially in time by spectral analysis of the current input signal, starting with a subcarrier having a maximum frequency ƒ N = N / T 0 , the amplitudes H of the high-frequency spectral components are determined, from which the mapping is formed
Figure 00000028
t ∈ [0, T 0 ] of the high-frequency band of the received symbol, then from the fragment of the signal s (t) received for the current time interval [0, t], t <T 0 , the corresponding fragment of the display of the high-frequency band of the signal is subtracted
Figure 00000028
t ∈ [0, t], and the difference signal
Figure 00000029
t ∈ [0, t], is compared with the corresponding fragments of low-frequency reference signals
Figure 00000027
t ∈ [0, t], according to the results of comparison at the time of recognition completion t p ≤T 0 from the basis of low-frequency reference signals, a signal is selected with the shape of the compared fragment closest to the shape of the fragment of the difference signal
Figure 00000030
t ∈ [0, t p ], and the signal consisting of the sum of the fragments of the selected reference low-frequency signal and the display of the high-frequency band of the signal
Figure 00000031
extrapolated to the interval [0, T 0 ], is accepted as a recognized input symbol. 2. Способ по п. 1, в котором производится контрольная оценка результатов сравнения фрагментов, характеризующаяся увеличением на один текущий отсчет интервала [0, tp+Δt] распознавания принимаемого символа, которая повторяется до тех пор, пока в качестве распознанного не менее чем два раза подряд выбран один и тот же эталонный сигнал.2. The method according to p. 1, in which a control evaluation of the results of the comparison of fragments is performed, characterized by an increase by one current count of the interval [0, t p + Δt] of recognition of the received symbol, which is repeated until at least two are recognized as recognized the same reference signal is selected once in a row. 3. Способ по п. 1, в котором при малом количестве N поднесущих и малом значении мерности М сигнального созвездия синтезируется базис из В=MN эталонных сигналов, экстраполированных на интервал ортогональности [0,Т0].3. The method according to p. 1, in which with a small number of N subcarriers and a small dimension M of the signal constellation, a basis is synthesized from B = M N reference signals extrapolated to the orthogonality interval [0, T 0 ]. 4. Способ по п. 1, в котором после распознавания входного сигнала по обратному каналу передается квитанция о распознавании, по которой принимается решение о завершении передачи по прямому каналу текущего символа, о формировании структуры очередного символа с учетом изменения сигнально-помеховой обстановки и о начале его передачи по прямому каналу.4. The method according to p. 1, in which after recognition of the input signal on the return channel, a recognition receipt is transmitted, through which a decision is made on the completion of the transmission of the current symbol on the forward channel, on the formation of the structure of the next symbol taking into account the change in the signal-noise situation and on the beginning its direct channel transmission.
RU2017146505A 2017-12-27 2017-12-27 Method of receiving ofdm signals RU2719396C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146505A RU2719396C2 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Method of receiving ofdm signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146505A RU2719396C2 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Method of receiving ofdm signals

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017146505A RU2017146505A (en) 2019-06-28
RU2017146505A3 RU2017146505A3 (en) 2020-02-12
RU2719396C2 true RU2719396C2 (en) 2020-04-17

Family

ID=67209725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146505A RU2719396C2 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Method of receiving ofdm signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2719396C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766877C1 (en) * 2021-10-14 2022-03-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» Signal demodulation method
RU2784032C1 (en) * 2022-10-01 2022-11-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Method for estimating the frequency offset for communication systems using linear frequency modulation signals

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2351068C1 (en) * 2007-11-02 2009-03-27 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Data transmission-reception method in mimo-ofdm wireless commuication system
WO2009109854A2 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Nokia Corporation System and methods for receiving ofdm symbols having timing and frequency offsets
RU172566U1 (en) * 2017-02-20 2017-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" DIGITAL OFDM DEMODULATOR WITH SECRET FREQUENCY DECIMATION
WO2017140590A1 (en) * 2016-02-15 2017-08-24 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Nb-iot receiver operating at minimum sampling rate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2351068C1 (en) * 2007-11-02 2009-03-27 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Data transmission-reception method in mimo-ofdm wireless commuication system
WO2009109854A2 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Nokia Corporation System and methods for receiving ofdm symbols having timing and frequency offsets
WO2017140590A1 (en) * 2016-02-15 2017-08-24 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Nb-iot receiver operating at minimum sampling rate
RU172566U1 (en) * 2017-02-20 2017-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" DIGITAL OFDM DEMODULATOR WITH SECRET FREQUENCY DECIMATION

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WO 2017/140590 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766877C1 (en) * 2021-10-14 2022-03-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» Signal demodulation method
RU2784032C1 (en) * 2022-10-01 2022-11-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Method for estimating the frequency offset for communication systems using linear frequency modulation signals

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017146505A3 (en) 2020-02-12
RU2017146505A (en) 2019-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110224721B (en) Method and receiver for processing an analog signal from a transmission channel
CN102342075A (en) Channel extrapolation from one frequency and time to another
CN105207966A (en) Compressed sensing PIE (Pulse Interference Elimination) system based on space-frequency coding
CN101909024B (en) Method and device for estimating maximum Doppler frequency offset
EP1418721B1 (en) System and method for soft slicing outputs from a beamformer
WO2018030920A1 (en) Method of compensating for the effect of phase noise on data transmission over a radio-frequency channel
RU2719396C2 (en) Method of receiving ofdm signals
CN105515711B (en) Joint compressed sensing and the rangefinder Interference Suppression System for receiving diversity
KR20120071851A (en) Apparatus and method for estimating direction of arrival signal in communication system
CN111901058B (en) Multi-antenna auxiliary broadband spectrum sensing method based on sub-nyquist sampling
CN116647311A (en) Unmanned aerial vehicle communication signal processing method, system and equipment based on blind source separation
CN112910533A (en) Broadband signal array system with parallel structure
CN115441970A (en) Broadband signal detection method based on scale iteration and spectrum compensation
CN116155306A (en) Magnetoelectric combined low-frequency signal receiver and signal receiving method based on wiener filtering and adaptive filtering algorithm
CN113346932B (en) FSK signal diversity receiving method based on Bayesian data fusion
CN115499828A (en) Method for enhancing concealment of short wave voice signal and corresponding frequency offset estimation algorithm
CN112019233B (en) Rapid capture method for multipath signal synchronization head of short-wave communication
CN104601514A (en) Subspace projection and CLEAN combined interference suppression method
RU2738961C1 (en) Method of determining spatial parameters of elements of telecommunication systems using wideband signals
Wael et al. Wideband spectrum sensing using Welch periodogram in cognitive radio
EP2695344B1 (en) Source detection by spectrum sensing
RU2713378C1 (en) Method of estimating channel parameters in ofdm systems
Bindu et al. Wideband Digital Channelizer based on Spectrum Sensing
Kataoka et al. Outdoor experimental evaluation of asynchronous successive interference cancellation for 5G in shared spectrum with different radio systems
Sheikh et al. Harmonic power detection in wideband cognitive radios

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201228