Спектральна ефективність сигналів багатоканальних систем зв’язку з ортогональною модуляцією

DOI: 10.31673/2412-9070.2022.044549

Анотація

Розглянуто похибки відновлення вихідних неперервних сигналів у цифрових системах зв’язку з ортогональною модуляцією підносійних з еквідистантним розташуванням (так звана технологія OFDM). Як науково-технічне підґрунтя проблеми застосовано теорію радіотехнічних кіл та сигналів. Проаналізовано спектри дискретних сигналів, досліджено вплив порушень умов теореми Котельникова та асимптотику похибок відновлення вихідних неперервних сигналів. Розроблено методи аналізу складених сигналів із довільним вибором частоти дискретизації рознесених підносійних, здобуто кількісні оцінки якості відновлення сигналів на приймальному боці з використанням методу підсумовування інтегралів Фур'є за Фейєром. Показано, що в разі узгодження величини частотного зсуву базисних функцій розкладання в ряд та ширини спектра основної та бічних пелюсток у спектрі вихідного сигналу можна розраховувати на мінімальний вплив взаємних завад та міжсимвольної інтерференції складеного сигналу. Крім того, встановлено, що коректний вибір ядра Фейєра та дискретизації OFDM-сигналів дає можливість підвищити точність відновлення сигналів на приймальному боці та загальну ефективність системи безпроводового зв'язку завдяки зменшенню енергії пульсацій Гіббса. Спектральна ефективність сигналів, що використовуються в системах безпроводового зв’язку, істотно залежить від коректного вибору ядра згладжування. Також під час динамічної зміни кількості членів ряду розкладання в безпроводових мережах зменшується вплив частотних колізій, пульсацій Гіббса та рівень внутрішньосистемних завад. Порівняльний аналіз інших множників згладжування, зокрема множника Ланцоша, двопараметричного множника тощо під час розкладання в ряд за квазіортогональною системою базисних функцій свідчить, що похибки відновлення вихідних сигналів залежать від різних чинників впливу. Установлено також, що універсального методу для вибору згладжуваного множника (або ядра), існувати не може. Ця проблема потребує додаткових досліджень аналітичного та розрахункового характеру.

Ключові слова: технологія OFDM; теорія радіотехнічних кіл та сигналів; теорема Котельникова; ядро Фейєра; множник Ланцоша.

Список використаної літератури
1. Клобукова Л. П., Торошанко А. І. Асимптотичні характеристики багатоканальних систем доступу з ортогональною фільтрацією // Зв’язок. 2022. №2 (156). С. 40–45.
2. Клобукова Л. П. Швець І. П. Торошанко А. І. Похибки відновлення сигналів у багатоканальних системах зв’язку з ортогональною модуляцією // Телекомунікаційні та інформаційні технології. 2022. №2 (75). С. 77–84.
3. Lowery A. J. Spectrally efficient optical orthogonal frequency division multiplexing. Philosophical Transactions of the Royal Society // Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2020. 378(2169). 20190180.
4. Peak-to-Average Power Ratio of Multicarrier Faster-Than-Nyquist Signals: Distribution, Optimization and Reduction / A. Liu, S. Peng, L. Song [et al.] // IEEE Access. 2018. 6. p. 11977–11987.
5. Li Y., Stuber G. Orthogonal frequency division multiplexing for wireless communications. Springer, 2006. 306 c.
6. Serov V. Fourier Series, Fourier Transform and Their Applications to Mathematical Physics. Springer International Publishing AG, 2017. 534 p.
7. Tuladhar B. M., Carvajal-Gamez B., Lуpez-Bonilla J. Fejer’s Kernel and its Associated Polynomials // American-Eurasian Journal of Scientific Research. 2019. 14 (1). P. 4–5.
8. He M. The study on the kernel of series // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1168 2019. p. 1–9.
9. Bashirov A. E. Mathematical Analysis Fundamentals. Elsevier Inc., 2014. 348 p.
10. Multicarrier Modulated Signal for Cognitive Radio with Low Peak-toAverage Power Ratio / Javaid A Sheikh, Mehboob ul Amin, Shabir A Parrah, G. Mohiuddin Bhat // International Journal of Applied Mathematics, Electronics and Computers, IJAMEC. 2016. 4(4). p. 113–120.
11. Dogukan A. T., Basar E. Orthogonal frequency division multiplexing with power distribution index modulation // ELECTRONICS LETTERS, 15th October 2020. Vol. 56, No. 21. p. 1156–1159.
12. Experimental Assessment of 10Gbps 5G Multicarrier Waveforms for High-layer Split u-DWDM-PON-based Fronthaul / S. Sarmiento, J. A. Altabas, S. Spadaro, J. A. Lazaro // Journal of Lightwave Technology. 2019. p. 1–1.
13. Wireless MEMS Networks and Applications / Deepak Uttamchandani (Ed.). Woodhead Publishing, The Officers’ Mess Business Centre, Royston Road, Duxford, CB22 4QH, United Kingdom, 2017. Elsevier Ltd. 267 p.