RU2739940C1 - Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals - Google Patents

Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals Download PDF

Info

Publication number
RU2739940C1
RU2739940C1 RU2020115789A RU2020115789A RU2739940C1 RU 2739940 C1 RU2739940 C1 RU 2739940C1 RU 2020115789 A RU2020115789 A RU 2020115789A RU 2020115789 A RU2020115789 A RU 2020115789A RU 2739940 C1 RU2739940 C1 RU 2739940C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ofdm symbol
error
pilot ofdm
estimate
pilot
Prior art date
Application number
RU2020115789A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Рогожников
Эдгар Дмитриев
Андрей Мовчан
Наталья Витальевна Дуплищева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Priority to RU2020115789A priority Critical patent/RU2739940C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739940C1 publication Critical patent/RU2739940C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/709Correlator structure

Abstract

FIELD: radio equipment.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, particularly to adaptive modulation techniques, which can be used in wireless and wire communication systems using orthogonal frequency multiplexing (OFDM) signals for transmission. Transmitting side generates a pilot OFDM symbol in each transmitted frame. At the receiving side, after synchronization and equalization, the error vector is calculated between the received points of the constellation and the initial value of each point of the pilot OFDM symbol. Further, maximum value of error vector is selected for each of subcarrier subgroups. Next step is to correct the obtained error vector values for subcarrier subgroups based on previous measurements, which consists in storing values of previous estimation of error vectors, comparing them with the new estimate and making a decision on the steady-state evaluation value based on the comparison and assigning the modulation indices in accordance with the set thresholds selected to provide the given probability of the bit error in the receiving device.
EFFECT: technical result consists in reducing the number of bit errors when transmitting signals in channels with active interference, with low SNR, as well as in channels with multi-beam, non-constant, rapidly changing characteristics.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам адаптивной модуляции, которое может быть использовано в беспроводных и проводных системах связи, использующих для передачи сигналы с ортогональным частотным мультиплексированием (OFDM).The invention relates to radio engineering, in particular to methods of adaptive modulation, which can be used in wireless and wired communication systems using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals for transmission.

Известен способ адаптивной модуляции, описанный в статье [1]. Данный способ заключается в том, что по принятому сигналу после временной синхронизации рассчитывается отношение средней мощности принятого полезного сигнала к мощности шума (ОСШ). Далее, согласно полученному значению ОСШ, выбирается наиболее подходящий индекс модуляции. Причем, ОСШ рассчитывается по случайному сигналу, пилотные последовательности не используются. Оценка ОСШ в данном способе производится путем измерения модуля вектора между принятыми точками созвездия и ближайшими опорными точками, рассчитанные значения сравниваются с пороговыми, после чего производится выбор вида модуляции. В статье приведены пороги для следующих индексов модуляции: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM. Далее полученная оценка передается на передающее устройство, где применяется при модуляции последующих потоков данных.The known method of adaptive modulation, described in the article [1]. This method consists in the fact that the ratio of the average power of the received useful signal to the noise power (SNR) is calculated from the received signal after time synchronization. Next, according to the obtained SNR value, the most suitable modulation index is selected. Moreover, SNR is calculated from a random signal, pilot sequences are not used. The SNR in this method is estimated by measuring the vector modulus between the received constellation points and the nearest reference points, the calculated values are compared with the threshold values, after which the type of modulation is selected. The article gives thresholds for the following modulation indices: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM. Further, the resulting estimate is transmitted to the transmitter, where it is used in modulating subsequent data streams.

Недостатком данного способа является повышение вероятности битовой ошибки системы при низком ОСШ. Поскольку для оценки ОСШ используется только случайный принятый сигнал, не известный заранее приемнику, пилотная последовательность не используется. В связи с этим в случае низкого ОСШ в приемнике оценка будет выполняться неверно, так как на приемной стороне нет информации о исходном положении принятой точки созвездия. Некорректная оценка ОСШ происходит вследствие того, что точка может перейти из области исходной опорной точки в область соседней опорной точки созвездия. Это в свою очередь приведет к ошибке оценке ОСШ, так как оценка ОСШ в данном способе производится путем измерения модуля вектора между принятыми точками созвездия и ближайшими опорными точками, а не исходными.The disadvantage of this method is the increased probability of a system bit error at low SNR. Since only a random received signal that is not known in advance by the receiver is used to estimate the SNR, the pilot sequence is not used. In this regard, in the case of a low SNR in the receiver, the assessment will be incorrect, since there is no information on the initial position of the received constellation point on the receiving side. An incorrect SNR estimate occurs due to the fact that a point can move from the area of the original control point to the area of the adjacent constellation control point. This, in turn, will lead to an error in the SNR estimate, since the SNR estimate in this method is made by measuring the vector modulus between the received constellation points and the nearest control points, and not the original ones.

Наиболее близким к заявляемому способу адаптивной модуляции, является способ, приведенный в статье [2]. В этом способе производится прием сигнала, после чего осуществляется временная синхронизация, оценка канала связи и эквалайзирование. Далее осуществляется деление спектра сигнала на подгруппы поднесущих, для которых выполняется расчет отношения сигнал-шум для каждой поднесущей и среднего значения отношения сигнал-шум для подгруппы. После перечисленных расчетов в каждой подгруппе в соответствии с пороговой сеткой модуляций (пороги для используемых видов модуляций) назначается индекс модуляции. Следующий этап - это расчет общего количества бит на OFDM символ. Далее осуществляется передача массива назначенных индексов модуляций на передающую часть по наиболее помехозащищенному каналу связи. После чего последующие данные модулируются в соответствии с полученным массивом.Closest to the claimed method of adaptive modulation is the method given in the article [2]. In this method, a signal is received, after which time synchronization, evaluation of the communication channel and equalization are carried out. Next, the signal spectrum is divided into subgroups of subcarriers, for which the signal-to-noise ratio is calculated for each subcarrier and the average signal-to-noise ratio for the subgroup. After the listed calculations, a modulation index is assigned in each subgroup in accordance with the threshold modulation grid (thresholds for the types of modulations used). The next step is to calculate the total number of bits per OFDM symbol. Next, an array of assigned modulation indices is transmitted to the transmitting part via the most noise-immune communication channel. Then the subsequent data is modulated in accordance with the received array.

Недостатком данного способа является повышение вероятности битовой ошибки системы при низком ОСШ. Поскольку для оценки ОСШ используется только случайный принятый сигнал, не известный заранее приемнику, пилотная последовательность не используется. В связи с этим в случае низкого ОСШ в приемнике оценка ОСШ будет выполняться неверно, так как на приемной стороне нет информации об исходном положении принятой точки созвездия. Некорректная оценка ОСШ происходит вследствие того, что точка может перейти из области исходной опорной точки в область соседней опорной точки созвездия. Это в свою очередь приведет к ошибке оценке ОСШ, так как оценка ОСШ в данном способе производится путем измерения модуля вектора между принятыми точками созвездия и ближайшими опорными точками, а не исходными. Кроме этого недостатком данного способа является то, что решение о назначении индекса модуляции для группы поднесущих принимается на основании однократной оценки, поскольку частотный интервал расположения группы поднесущих может перекрываться с периодически возникающей активной помехой, которая может не действовать в момент оценки, но возникнуть при последующей передаче данных. Это также приведет к возникновению дополнительных ошибок.The disadvantage of this method is the increased probability of a system bit error at low SNR. Since only a random received signal that is not known in advance by the receiver is used to estimate the SNR, the pilot sequence is not used. In this regard, in the case of a low SNR in the receiver, the SNR estimate will be performed incorrectly, since there is no information on the initial position of the received constellation point on the receiving side. An incorrect SNR estimate occurs due to the fact that a point can move from the area of the original control point to the area of the adjacent constellation control point. This, in turn, will lead to an error in the SNR estimate, since the SNR estimate in this method is made by measuring the vector modulus between the received constellation points and the nearest control points, and not the original ones. In addition, the disadvantage of this method is that the decision on the assignment of the modulation index for a group of subcarriers is made on the basis of a single estimate, since the frequency interval of the location of the group of subcarriers may overlap with periodically occurring active interference, which may not act at the time of assessment, but occur during subsequent transmission data. This will also lead to additional errors.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, - снижение количества ошибок при передаче сигналов в каналах с активными помехами, при низком ОСШ, а также в каналах с многолучевостью, непостоянными, быстроизменяющимися характеристиками.The problem to be solved by the proposed technical solution is to reduce the number of errors in signal transmission in channels with active interference, at low SNR, as well as in channels with multipath, non-constant, rapidly changing characteristics.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе адаптивной модуляции, включающем прием сформированного передатчиком сигнала, синхронизацию по времени и частоте, расчет быстрого преобразования Фурье для информационных OFDM символов, оценку передаточной характеристики канала, эквалайзирование, деление спектра сигнала на подгруппы поднесущих, передачу массива индексов модуляции по дополнительному помехозащищенному каналу, дополнительно производится операция формирования пилотного OFDM символа в каждом передаваемом кадре, прием пилотного OFDM символа, расчет быстрого преобразования Фурье для пилотного OFDM символа, оценка передаточной характеристики канала по пилотному OFDM символу, эквалайзирование пилотного OFDM символа, расчет вектора ошибки между принятыми точками созвездия и исходным значением каждой точки пилотного OFDM символа, выбор максимального значения вектора ошибки для каждой из подгрупп поднесущих, фильтрация (корректировка) полученных значений векторов ошибок для подгрупп поднесущих на основе предыдущих измерений, включающая сохранение значений предыдущей оценки векторов ошибки, сравнение их с новой оценкой, принятие решения об установившемся значении оценки на основе сравнения, назначение индексов модуляций в соответствии с установленными порогами, выбранными для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки в приемном устройстве.The solution to this problem is achieved by the fact that in the adaptive modulation method, including the reception of the signal generated by the transmitter, synchronization in time and frequency, calculation of the fast Fourier transform for information OFDM symbols, estimation of the channel transfer characteristic, equalization, dividing the signal spectrum into subgroups of subcarriers, transmission of an array of indices modulation on the additional noise-immune channel, the operation of generating a pilot OFDM symbol in each transmitted frame is additionally performed, receiving a pilot OFDM symbol, calculating the fast Fourier transform for the pilot OFDM symbol, estimating the channel transfer characteristic from the pilot OFDM symbol, equalizing the pilot OFDM symbol, calculating the error vector between the received constellation points and the initial value of each point of the pilot OFDM symbol, selection of the maximum value of the error vector for each of the subcarrier subgroups, filtering (correction) of the received values of the error vectors for subgroups of subcarriers based on previous measurements, including storing the values of the previous estimate of the error vectors, comparing them with the new estimate, deciding on the steady-state value of the estimate based on the comparison, assigning modulation indices in accordance with the set thresholds selected to provide a given probability of a bit error in the receiving device ...

Функциональная схема предлагаемого способа приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 - Прием n-го пилотного OFDM символа, 2 - Временная синхронизация 3 - Частотная синхронизация, 4 - Быстрое преобразование Фурье, 5 - Оценка канала распространения по пилотным поднесущим, 6 - Эквалайзирование, 7 - Оценка вектора ошибки для каждой поднесущей (en), 8 - Группировка m подгрупп по l поднесущих спектра сигнала (En), 9 - Выбор максимального значения вектора ошибки в каждой i-й подгруппе поднесущих (Mn), 10 - Фильтрация полученных значений на основе предыдущих измерений (Rn), 11 - Назначение индексов модуляции по подгруппам (Pn), 12 - Передача полученного массива индексов модуляций на передающую часть.The functional diagram of the proposed method is shown in Fig. 1, which indicates: 1 - Reception of the n-th pilot OFDM symbol, 2 - Time synchronization 3 - Frequency synchronization, 4 - Fast Fourier transform, 5 - Propagation channel estimate for pilot subcarriers, 6 - Equalization, 7 - Error vector estimate for each subcarrier (e n ), 8 - Grouping m subgroups by l subcarriers of the signal spectrum (E n ), 9 - Selecting the maximum value of the error vector in each i-th subcarrier subgroup (M n ), 10 - Filtering the obtained values based on previous measurements (R n ), 11 - Assignment of modulation indices by subgroups (P n ), 12 - Transfer of the received array of modulation indices to the transmitting part.

Подробное описание способаDetailed description of the method

На передающей стороне формируется пилотный OFDM символ, имеющий структуру аналогичную следующим за ним информационным символам. Для формирования пилотного OFDM символа используется последовательность бит, которая модулируется квадратурным амплитудным модулятором (КАМ). Полученный таким образом пилотный OFDM символ добавляется в начале каждого кадра согласно структуре, представленной на фиг. 2. Кадр состоит из пилотного OFDM символа P и t информационных символов Ut. Пилотный символ не несет пользовательской информации и полностью известен на приемной стороне.On the transmitting side, a pilot OFDM symbol is formed, having a structure similar to the information symbols following it. To generate the pilot OFDM symbol, a sequence of bits is used, which is modulated by a quadrature amplitude modulator (QAM). The thus obtained pilot OFDM symbol is added at the beginning of each frame according to the structure shown in FIG. 2. The frame consists of a pilot OFDM symbol P and t information symbols U t . The pilot symbol does not carry user information and is fully known on the receiving side.

Приемником принимается и оцифровывается кадр. Производится временная синхронизация с началом кадра по пилотному OFDM символу. Временная синхронизация может быть выполненная путем расчета взаимной корреляционной функции между принятым пилотным OFDM символом и опорным сигналом [3]. Далее выполняется частотная синхронизация. Алгоритмы частотной синхронизации приведены в [4]. Для перехода из временной области в частотную выполняется расчет быстрого преобразования Фурье. После по пилотным поднесущим осуществляется оценка передаточной функции канала связи. Полученная оценка используется для операции эквалайзирования спектра принятого пилотного OFDM символа [5].The receiver receives and digitizes the frame. Time synchronization is performed with the beginning of the frame on the pilot OFDM symbol. Time synchronization can be performed by calculating the cross-correlation function between the received pilot OFDM symbol and the reference signal [3]. Next, frequency synchronization is performed. Frequency synchronization algorithms are given in [4]. To move from the time domain to the frequency domain, a fast Fourier transform is calculated. Then, the transfer function of the communication channel is estimated from the pilot subcarriers. The obtained estimate is used for the operation of equalizing the spectrum of the received pilot OFDM symbol [5].

Отсчеты спектра принятого OFDM символа представляют собой вектор

Figure 00000001
:Spectrum samples of the received OFDM symbol represent a vector
Figure 00000001
:

Figure 00000002
, (1)
Figure 00000002
, (one)

где:Where:

Figure 00000003
- это номер принятого пилотного OFDM символа,
Figure 00000003
is the number of the received pilot OFDM symbol,

Figure 00000004
- это номер поднесущей в спектре пилотного OFDM символа,
Figure 00000004
is the subcarrier number in the spectrum of the pilot OFDM symbol,

Figure 00000005
- это общее количество используемых поднесущих спектра пилотного OFDM символа.
Figure 00000005
is the total number of used spectrum subcarriers of the pilot OFDM symbol.

Опорный сигнал в приемной части представляет собой вектор эталонных значений

Figure 00000006
в частотной области:The reference signal in the receiving part is a vector of reference values
Figure 00000006
in the frequency domain:

Figure 00000007
. (2)
Figure 00000007
... (2)

Далее выполняется расчет векторов ошибки

Figure 00000008
для каждой поднесущей по следующей формуле (3):Then the error vectors are calculated
Figure 00000008
for each subcarrier according to the following formula (3):

Figure 00000009
. (3)
Figure 00000009
... (3)

Следующим этапом является группировка векторов ошибок

Figure 00000008
в
Figure 00000010
подгрупп по
Figure 00000011
поднесущих. Данная группировка позволяет сократить количество необходимых вычислений, выполняемых в дальнейшем, и уменьшить количество служебной информации, требуемое для передачи массива индексов модуляций на передающее устройство. Количество поднесущих в одной подгруппе, как и само количество подгрупп, определяется полосой когерентности канала.The next step is to group the error vectors
Figure 00000008
in
Figure 00000010
subgroups on
Figure 00000011
subcarriers. This grouping allows you to reduce the number of necessary calculations performed in the future, and to reduce the amount of service information required to transfer the array of modulation indices to the transmitting device. The number of subcarriers in one subgroup, as well as the number of subgroups itself, is determined by the channel coherence band.

Figure 00000012
. (4)
Figure 00000012
... (4)

Далее в каждой подгруппе выбирается максимальное значение, таким образом получая вектор максимальной ошибки в каждом из подгрупп поднесущих

Figure 00000013
:Further, in each subgroup, the maximum value is selected, thus obtaining the vector of the maximum error in each of the subgroups of subcarriers
Figure 00000013
:

Figure 00000014
. (5)
Figure 00000014
... (5)

Максимальное значение вектора ошибки соответствует наихудшему варианту в подгруппе поднесущих. Данный метод оценки предполагается использовать в каналах с многолучевым распространением сигнала и непостоянными, быстроменяющимися характеристиками. В таком случае канал распространения сигнала будет обладать не большой полосой когерентности, в которую будет входить небольшое количество поднесущих. Как показало практическое исследование алгоритма наибольшую надежность и стабильность в таком случае обеспечивает выбор именно максимального значения в подгруппе, а не среднего.The maximum error vector value corresponds to the worst case in the sub-carrier subset. This estimation method is supposed to be used in channels with multipath signal propagation and variable, rapidly changing characteristics. In this case, the signal propagation channel will have a small coherence band, which will include a small number of subcarriers. As a practical study of the algorithm has shown, the greatest reliability and stability in this case is provided by the choice of the maximum value in the subgroup, and not the average.

Следующий этап - это фильтрация и корректировка полученного массива векторов ошибок

Figure 00000013
. Предполагается, что в приемном устройстве хранится предыдущие значения оценки. Суть данной операции описывается формулой (6), представленной ниже.The next stage is filtering and adjusting the resulting array of error vectors
Figure 00000013
... It is assumed that the receiver stores the previous evaluation values. The essence of this operation is described by formula (6) presented below.

Figure 00000015
. (6)
Figure 00000015
... (6)

где:Where:

Figure 00000016
- это итоговая оценка канала передачи на текущий момент времени,
Figure 00000016
is the final estimate of the transmission channel at the current time,

Figure 00000017
- это итоговая оценка канала передачи, выполненная в предыдущую итерацию алгоритма,
Figure 00000017
is the final estimate of the transmission channel made in the previous iteration of the algorithm,

Figure 00000018
- это декремент фильтра.
Figure 00000018
is the decrement of the filter.

В случае, если ситуация ухудшилась для данной подгруппы поднесущих, то есть значение нынешней оценки вектора ошибки

Figure 00000013
больше установленной ранее
Figure 00000019
принимается текущее значение оценки вектора ошибки. Если ситуация в канале улучшилась, то есть значение нынешней оценки вектора ошибки
Figure 00000013
меньше установленной ранее
Figure 00000019
то от предыдущей оценки отнимается значение
Figure 00000020
которое вычисляется по формуле (7):If the situation has worsened for a given subgroup of subcarriers, that is, the value of the current estimate of the error vector
Figure 00000013
more established earlier
Figure 00000019
the current value of the error vector estimate is taken. If the situation in the channel has improved, that is, the value of the current estimate of the error vector
Figure 00000013
less than previously established
Figure 00000019
then the value
Figure 00000020
which is calculated by the formula (7):

Figure 00000021
. (7)
Figure 00000021
... (7)

где:Where:

Figure 00000022
- коэффициент инерционности фильтра.
Figure 00000022
- coefficient of inertia of the filter.

Таким образом мы получаем фильтр, который быстро реагирует на ухудшения в канале передачи и медленно на улучшения. Это позволяет получить более стабильную оценку помеховой обстановки в канале, так как имеют меньшее влияние случайные улучшения, которые могут возникнуть в подгруппах поднесущих, в результате того, что однократное измерение дало оценку, свидетельствующую об улучшениях в канале передачи. Такой подход позволяет сохранить вероятность битовой ошибки на одном уровне и не приводит к резкому увеличению числа ошибок. Коэффициент

Figure 00000022
определяет инерционность фильтра. Чем больше данный коэффициент, тем медленнее реакция фильтра на улучшение в канале. Значение коэффициента выбирается исходя из времени когерентности канала.Thus, we get a filter that responds quickly to impairments in the transmission channel and slowly to improvements. This allows for a more stable estimate of the channel interference environment as it is less affected by the random improvements that can occur in sub-groups of subcarriers as a result of a single measurement giving an estimate indicative of improvements in the transmission channel. This approach allows you to keep the bit error probability at the same level and does not lead to a sharp increase in the number of errors. Coefficient
Figure 00000022
determines the inertia of the filter. The larger this coefficient, the slower the filter's response to an improvement in the channel. The coefficient value is chosen based on the channel coherence time.

Полученный массив

Figure 00000023
является итоговой оценкой канала передачи на текущий момент времени и используется для назначения порогов. Пороги выбираются исходя из требуемой вероятности битовой ошибки на приемном устройстве. На фиг. 3 приведена зависимости вероятности битовой ошибки от значения порога для некоторых видов модуляции, на котором обозначено: зависимость вероятности битовой ошибки от порога
Figure 00000024
для BPSK, QPSK, QAM16, QAM64. Массив номеров индексов модуляций определяется исходя из условий, представленных в формуле (8):The resulting array
Figure 00000023
is the final estimate of the transmission channel at the current time and is used to assign thresholds. The thresholds are selected based on the required bit error probability at the receiver. FIG. 3 shows the dependence of the bit error probability on the threshold value for some types of modulation, on which it is indicated: the dependence of the bit error probability on the threshold
Figure 00000024
for BPSK, QPSK, QAM16, QAM64. The array of numbers of modulation indices is determined based on the conditions presented in the formula (8):

Figure 00000025
. (8)
Figure 00000025
... (8)

В представленном примере нумерация видов модуляций идет от 1 до 4 в порядке возрастания индекса модуляции. Значение «0» соответствует диапазонам поднесущих, которые запрещены для передачи данных.In the presented example, the numbering of modulation types goes from 1 to 4 in ascending order of the modulation index. The value "0" corresponds to the ranges of subcarriers that are prohibited for data transmission.

После того как выполнено назначение индексов модуляции, полученный массив должен быть отправлен на передающую сторону по высоконадежному, более помехозащищенному служебному каналу передачи данных. Кроме того, данный массив поступает в блок приема информационных данных для верной демодуляции последующих сообщений.After the assignment of the modulation indices is performed, the resulting array must be sent to the transmitting side via a highly reliable, more noise-immune service data channel. In addition, this array enters the information data receiving unit for correct demodulation of subsequent messages.

Предлагаемый способ обеспечивает снижение количества ошибок при передаче сигналов при низком ОСШ, а также в каналах с многолучевостью и непостоянными, быстроизменяющимися характеристиками. Преимущество данного способа заключается в том, что использование пилотной последовательности для выполнения оценки канала передачи повышает точность ее определения. Процедура дополнительной фильтрации оценок позволяет учитывать предыдущие оценки, быстро реагировать на ухудшения в канале передачи (возникновение импульсных и узкополосных помех) и медленно на улучшения. Это исключает возможность принятия неверной оценки в случае случайных (или очень кратковременных) улучшений в канале, которые обычно приводят к большому количеству ошибок на приемной стороне. Это позволяет обеспечить более стабильную связь с заданными характеристиками по вероятности битовой ошибки на приемной стороне. Снижение вероятности битовой ошибки может достигать 10% по сравнению с способом - прототипом.The proposed method provides a reduction in the number of errors in signal transmission at low SNR, as well as in channels with multipath and variable, rapidly changing characteristics. The advantage of this method is that using the pilot sequence to perform the transmission channel estimate improves the accuracy of its determination. The procedure of additional filtering of estimates allows to take into account previous estimates, quickly respond to impairments in the transmission channel (the occurrence of impulse and narrowband interference) and slowly to improve. This eliminates the possibility of making an incorrect estimate in the case of random (or very short-term) improvements in the channel, which usually lead to a large number of errors on the receiving side. This makes it possible to provide more stable communication with the given characteristics in terms of the bit error probability on the receiving side. Reducing the probability of a bit error can reach 10% compared to the prototype method.

Использованные источникиUsed sources

1. Rajesh M.N. et al. An analysis of BER comparison of various digital modulation schemes used for adaptive modulation // 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). - IEEE, 2016. - С. 241-245.1. Rajesh M.N. et al. An analysis of BER comparison of various digital modulation schemes used for adaptive modulation // 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). - IEEE, 2016 .-- S. 241-245.

2. Grunheid R., Bolinth E., Rohling H. A blockwise loading algorithm for the adaptive modulation technique in OFDM systems // IEEE 54th Vehicular Technology Conference. VTC Fall 2001. Proceedings (Cat. No. 01CH37211). - IEEE, 2001. - Т. 2. - С. 948-951.2. Grunheid R., Bolinth E., Rohling H. A blockwise loading algorithm for the adaptive modulation technique in OFDM systems // IEEE 54 th Vehicular Technology Conference. VTC Fall 2001. Proceedings (Cat. No. 01CH37211). - IEEE, 2001 .-- T. 2. - S. 948-951.

3. Пат. РФ № 2367972, МПК G01S 5/06. Способ оценки точности определения местоположения источника радиоизлучения пассивной разностно-дальномерной системой. Опубл. 20.09.2009.3. Pat. RF No. 2367972, IPC G01S 5/06. A method for assessing the accuracy of determining the location of a radio emission source by a passive differential-rangefinder system. Publ. 20.09.2009.

4. Шахтарин Б.И. и др. Метод частотной синхронизации для OFDM-систем в каналах с аддитивным белым гауссовым шумом и рэлеевскими замираниями // Вестник Московского государственного технического университета им. НЭ Баумана. Серия «Приборостроение». - 2016. - №. 2 (107).4. Shakhtarin B.I. et al. Method of frequency synchronization for OFDM systems in channels with additive white Gaussian noise and Rayleigh fading. Bulletin of the Moscow State Technical University. NE Bauman. Instrument making series. - 2016. - No. 2 (107).

5. Рогожников Е.В., Абенов Р.Р., Вершинин А.С., Ворошилин Е.П. Исследование методов эквалайзирования для систем связи с использованием OFDM-сигналов // Вестник СибГУТИ. 2013. № 1 (21). С. 50-56.5. Rogozhnikov E.V., Abenov R.R., Vershinin A.S., Voroshilin E.P. Investigation of equalization methods for communication systems using OFDM signals // Bulletin of SibGUTI. 2013. No. 1 (21). S. 50-56.

Claims (1)

Способ адаптивной модуляции для систем связи, использующих сигналы с ортогональным частотным мультиплексированием, включающий прием сформированного передатчиком сигнала в виде информационных OFDM символов, передающихся по кадрам, синхронизацию по времени и частоте, расчет быстрого преобразования Фурье для информационных OFDM символов с образованием созвездия, оценку передаточной характеристики канала, эквалайзирование, деление спектра сигнала на подгруппы поднесущих, передачу массива индексов модуляции по дополнительному помехозащищенному каналу, отличающийся тем, что в каждом передаваемом кадре дополнительно производится операция формирования пилотного OFDM символа, имеющего структуру, аналогичную следующим за ним информационным OFDM символам, прием пилотного OFDM символа, расчет быстрого преобразования Фурье для пилотного OFDM символа, оценка передаточной характеристики канала по пилотному OFDM символу, эквалайзирование пилотного OFDM символа, расчет вектора ошибки между принятыми точками созвездия информационных символов и исходным значением каждой точки пилотного OFDM символа, выбор максимального значения вектора ошибки для каждой из подгрупп поднесущих, фильтрация и корректировка полученных значений векторов ошибок для подгрупп поднесущих на основе предыдущих измерений, включающая сохранение значений предыдущей оценки векторов ошибки, сравнение их с новой оценкой, принятие решения об установившемся значении оценки на основе сравнения, используемое для назначения порогов, назначение индексов модуляций осуществляют в соответствии с установленными порогами, выбранными для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки в приемном устройстве.An adaptive modulation method for communication systems using signals with orthogonal frequency multiplexing, including receiving the signal generated by the transmitter in the form of information OFDM symbols transmitted over frames, synchronization in time and frequency, calculating the fast Fourier transform for information OFDM symbols with the formation of a constellation, estimating the transfer characteristic channel, equalization, dividing the signal spectrum into subgroups of subcarriers, transmitting an array of modulation indices over an additional noise-immune channel, characterized in that in each transmitted frame an operation of generating a pilot OFDM symbol is additionally performed, having a structure similar to the following information OFDM symbols, receiving a pilot OFDM symbol, calculating the fast Fourier transform for the pilot OFDM symbol, estimating the channel transfer characteristic from the pilot OFDM symbol, equalizing the pilot OFDM symbol, calculating the error vector between the received constellation of information symbols and the initial value of each point of the pilot OFDM symbol, selection of the maximum value of the error vector for each of the subcarrier subgroups, filtering and correction of the received error vector values for subcarrier subgroups based on previous measurements, including storing the values of the previous estimate of the error vectors, comparing them with by a new estimate, deciding on a steady-state value of the estimate based on the comparison used to assign thresholds, assigning modulation indices in accordance with the set thresholds selected to provide a given bit error probability in the receiver.
RU2020115789A 2020-05-14 2020-05-14 Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals RU2739940C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115789A RU2739940C1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115789A RU2739940C1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739940C1 true RU2739940C1 (en) 2020-12-30

Family

ID=74106497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020115789A RU2739940C1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739940C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116996543A (en) * 2023-09-27 2023-11-03 之江实验室 Vehicle-mounted Ethernet communication method and device based on orthogonal frequency division multiplexing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058980A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-24 Ibiquity Digital Corporation Carrier tracking for am in-band on channel radio receivers
WO2008064819A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg Adaptive modulation and coding in a sc-fdma system
WO2011006585A2 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Sony Corporation Communications system using adaptive frequency notching
RU2434672C2 (en) * 2007-04-20 2011-11-27 Фольксваген Акциенгезелльшафт Waste gas after-treatment at reduced content of rhodium
WO2017196249A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Network architecture, methods, and devices for a wireless communications network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058980A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-24 Ibiquity Digital Corporation Carrier tracking for am in-band on channel radio receivers
WO2008064819A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg Adaptive modulation and coding in a sc-fdma system
RU2434672C2 (en) * 2007-04-20 2011-11-27 Фольксваген Акциенгезелльшафт Waste gas after-treatment at reduced content of rhodium
WO2011006585A2 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Sony Corporation Communications system using adaptive frequency notching
WO2017196249A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Network architecture, methods, and devices for a wireless communications network

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116996543A (en) * 2023-09-27 2023-11-03 之江实验室 Vehicle-mounted Ethernet communication method and device based on orthogonal frequency division multiplexing
CN116996543B (en) * 2023-09-27 2024-01-09 之江实验室 Vehicle-mounted Ethernet communication method and device based on orthogonal frequency division multiplexing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7366088B2 (en) Method and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver for reducing the influence of harmonic interference on OFDM transmission systems
US7542514B2 (en) Method and device for adaptive modulation and coding based on second order statistics of channel information
US7260054B2 (en) SINR measurement method for OFDM communications systems
KR101054987B1 (en) Wireless Transmitter and Modulation Method Selection Method
US20060133260A1 (en) Mobile termile capable of efficiently measuring CNIR and CNIR measuring method thereof
EP2163057B1 (en) Memory-saving method for generating soft bit values from an ofdm signal
WO2007121024A2 (en) Method and system for selecting mcs in a communication network
EP1643702A2 (en) Apparatus and method for estimating delay spread of multi-path fading channel in wireless communication system
US20040203465A1 (en) Mode adaptation in wireless systems
RU2739940C1 (en) Adaptive modulation method for communication systems using orthogonal frequency multiplexing signals
EP2096774A1 (en) Method and computer program for estimating signal quality value as well as signal quality estimator, receiver and communication apparatus
EP2096776B1 (en) Noise power estimation apparatus and method
CN110677360B (en) OFDM system performance analysis method based on OMP channel estimation
US20140185722A1 (en) System and Method for Optimizing Use of Channel State Information
KR20150020413A (en) Method and apparatus for estimating channel information
CN107809406B (en) Doppler frequency shift estimation method, device and storage device based on OCML sequence
KR100870671B1 (en) Method and apparatus for estimating carrier to interference and noise ratio
Rogozhnikov et al. Adaptive Modulation Metod for Communication Systems Using Signals with Orthogonal Frequency Multiplexing
CN112217761B (en) Anti-interference frame header demodulation method suitable for OFDM system
KR100985225B1 (en) Multi-carrier system for providing multiple data rate and method for the same
RU2371860C1 (en) Method for detection of protective interval length of multi-frequency radio communication system symbol
CN109842577B (en) Channel quality determination method under high dynamic situation
Zhen et al. Link adaptation of wideband OFDM systems in multi-path fading channel
KR20030016751A (en) Signal to noise ratio estimation apparatus and method using frequency component information
KR101226494B1 (en) Method for noise variance estimation in OFDM system