Швидкі перетворення класу Фур'є в OFDM технології систем безпровідної передачі інформації

Abstract

Виділено основні модифікації та стандарти технології OFDM, що забезпечують високу якість зв'язку при багатопроменевому поширенні переданого сигналу. Проаналізовано в структурі передавача комунікаційної системи на підставі OFDM технології виконання швидких перетворень класу Фур'є. Функцію мультиплексування/демультиплексування з ортогональним частотним розділенням покладено на обчислювач швидких перетворень, а прекодер застосовується для зменшення високого значення пік-фактора, що властиве OFDM технології. Визначено основні елементи та вимоги до обчислювачів, що виконують швидкі перетворення у структурній схемі реалізації OFDM технології. Розглянуто зв'язок кількості піднесучих частот та обсягу базового перетворення OFDM технології. З'ясовано можливість використання у прекодері перетворень Фурє, Хартлі та косинусних перетворень. Сформульовано основні етапи побудови структурних схем швидких перетворень класу Фур'є на підставі циклічних згорток. Визначені етапи містять: побудову твірного масиву, визначення спрощеного твірного масиву доповненого масивом знаків, побудову й аналіз узагальненої структури базисної матриці, побудову блоків об'єднання вхідних даних, побудову блоків циклічних згорток, побудову блоків об'єднання результатів циклічних згорток, виходами яких є результат прямого/зворотного перетворення класу Фур'є на підставі циклічних згорток. Розглянуто приклад для обсягу N=16 визначення твірного масиву, спрощеного твірного масиву й масиву знаків, базисної блочно-циклічної матриці, що використовуються при побудові структурної схеми обчислювача. Встановлено можливість використання процесу побудови структурних для автоматизації проектування структурних обчислювачів швидких перетворень класу Фур'є на підставі циклічних згорток.

The main modifications and standards of OFDM technology that provide high quality communication in multipath transmission of the transmitted signal are highlighted. It is analyzed in the structure of the transmitter of the communication system based on OFDM technology of execution of fast transforms of Fourier class. The orthogonal frequency division multiplexing / demultiplexing function is assigned to the fast computer of transform, and the precoder is used to reduce the high peak factor inherent in OFDM technology. The basic elements and requirements for the computers that perform fast transforms in the structural scheme of implementation of OFDM technology are determined. The relation between the number of subcarriers and the size of basic transform of OFDM technology is considered. The possibility of using Fourier, Hartley transforms and cosine transforms in the precoder has been found out. The basic stages of the method of constructing the structural scheme of fast Fourier transforms based on cyclic convolutions are formulated. The identified steps include: building a hashing array, determining a simplified hashing array supplemented by an array of signs, constructing and analyzing a generalized structure of the basis matrix, building blocks of input data integration, building blocks of cyclic convolutions, building blocks of combining results of cyclic convolutions whose outputs are results of direct/indirect transforms of Fourier class based on cyclic convolutions. The stages of constructing and analyzing the generalized structure of the basic matrix are performed on the basis of a hashing array, a simplified has hing array, and an array of signs. The tabular assignment of the block-cyclic structure of the basic matrix specifies the coordinates of the placement of the sign and the simplified value of the first elements of the cyclic submatrices. An example for the ішяу N=16 of determining the hashing array, the simplified hashing array and the sign array, the block-cyclic structure of the basis matrix used in constructing the structural scheme of the computer is considered. An example of a structural scheme of a DHT-I of size N=20, containing four blocks of execution of a 4-point cyclic convolution. The technique of constructing the structure scheme of computers using cyclic convolution blocks can be used to efficient perform discrete transforms of Fourier class in OFDM-based communication systems. The possibility of using structural construction technique to automate the process of constructing structural schemes the transforms of Fourier class based on cyclic convolutions has been established.