Підвищення завадостійкості каналів радіозв’язку з ортогональним частотним мультиплексуванням

Abstract

Робота присвячена вирішенню наукової задачі підвищення завадостійкості каналів радіозв’язку з ортогональним частотним мультиплексуванням та релеєвськими завмираннями. Проаналізовано розвиток та застосування технологій кодового розділення каналів і ортогонального мультиплексування. Розроблено метод добору псевдовипадкових послідовностей з покращеними взаємними кореляційними властивостями. Отримано оптимізовані ансамблі послідовностей Уолша та Голда. Встановлено, що застосування оптимізованих ансамблів послідовностей зменшує ймовірність появи бітових помилок при сталому відношенні сигнал/шум. Запропоновано удосконалену структуру пристрою формування сигналів з ортогональним частотним мультиплексуванням, що передбачає формування та застосування послідовностей з оптимізованих ансамблів. Диссертация посвящена решению научной задачи повышения помехоустойчивости каналов радиосвязи с ортогональным частотным мультиплексированием и релеевскими замираниями. В работе проведен анализ развития и применения технологий расширения спектра сигналов, кодового разделения каналов и ортогонального мультиплексирования для передачи информации в радиосвязи. Исследованы корреляционные свойства широко известных псевдослучайных последовательностей применяемых в современных системах радиосвязи с кодовым разделением каналов. Предложены критерии формирования псевдослучайных последовательностей для организации кодового разделения каналов связи с ортогональным частотным мультиплексированием. Рассмотрены принципы и методы формирования псевдослучайных последовательностей и сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием. Проведен анализ применения ортогонального частотного мультиплексирования для передачи информации по каналам радиосвязи с релеевскими замираниями. Для формирования псевдослучайных последовательностей с улучшенными взаимными корреляционными свойствами разработан метод их отбора, основанный на использовании среднего интерференционного параметра последовательностей. В процессе отбора, последовательности с плохими корреляционными свойствами удаляются из базового ансамбля, который формируется с помощью общеизвестных методов. Удаление из ансамбля последовательностей с плохими корреляционными свойствами позволяет уменьшить взаимную корреляцию между последовательностями нового ансамбля. Применение такого метода формирования псевдослучайных последовательностей оптимизирует базовые ансамбли последовательностей. Рассмотрены методы и средства компьютерного имитационного моделирования процесса передачи информации каналами радиосвязи с релеєвскими замираниями. С целью исследования вероятности появления битовых ошибок в процессе передачи информации каналами радиосвязи с релеевскими замираниями и использованием ортогонального частотного мультиплексирования в работе представлен необходимый математический аппарат. В среде математического пакета MATLAB разработан программный комплекс для проведения оптимизации ансамблей последовательностей, исследования их свойств и компьютерного имитационного моделирования процесса передачи информации каналами радиосвязи с релеєвскими замираниями с использованием ортогонального частотного мультиплексирования. На основании разработанного метода отбора последовательностей получены оптимизированные ансамбли оследовательностей Уолша и Голда. Проведено исследование свойства псевдослучайных последовательностей оптимизированных ансамблей. Установлено, что последовательности Уолша в пределах ансамбля имеют меньшую взаимную корреляцию, чем последовательности Голда, но разброс значений взаимной корреляции у них больше, что обусловлено структурой последовательностей. Оптимизация ансамблей последовательностей уменьшает дисперсию значений взаимной корреляции между последовательностями. Проведено имитационное моделирование процесса передачи информации по каналам радиосвязи с релеевскими замираниями и использованием ортогонального частотного мультиплексирования при использовании оптимизированных ансамблей последовательностей. На основании полученных результатов установлено, что применение оптимизированных ансамблей последовательностей уменьшает вероятность появления битовых ошибок в процессе передачи информации за счет уменьшения взаимного корреляционного влияния между псевдослучайными последовательностями, что используются для формирования каналов связи. Предложена усовершенствованная структура устройства формирования сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием и кодовым разделением каналов, что предполагает формирование и применение для расширения спектра сигналов последовательностей из оптимизированных ансамблей. Использование устройства формирования последовательностей с улучшенными взаимными корреляционными свойствами позволило повысить помехоустойчивость каналов радиосвязи с ортогональным частотным мультиплексированием за счет уменьшения вероятности появления битовых ошибок. This thesis devoted to radio channels performance increasing with orthogonal frequency division multiplexing and Raleigh fading. The development and application of code division multiple access and orthogonal frequency division multiplexing for data transmission analyzed in thesis. The method of pseudorandom sequences formation with improved cross-correlation properties proposed. Optimized ensembles of Walsh and Gold sequences obtained. It’s shown in thesis that application of optimized ensembles of sequence reduces bit error rate. An improved radio transmitter structure for orthogonal frequency multiplexing signals generation proposed.