Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK УДК 621.391 Doi: 10.31772/2712-8970-2022-23-2-177-188
Моделирование алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов и реализация наилучшего метода для канала с замираниями
Луферчик П. В., Конев А. Н., Богатырев Е. В., Галеев Р. Г.
АО «Научно-производственное предприятие «Радиосвязь» Российская Федерация, 660021, г. Красноярск, ул. Декабристов, 19
Реализация эффективных систем связи с высокими скоростями передачи данных требует применения сигналов с высоким порядком модуляции. Современные тенденции развития систем связи направлены на применение ортогонального частотного мультиплексирования сигналов (OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing), позволяющего гибко менять скорость передачи данных, уменьшить частотный ресурс за счет улучшения спектральной эффективности, а также бороться с частотно-селективными замираниями и селективными помехами. Однако цена такого решения также велика. Высокий пик-фактор (PAPR) OFDM сигналов накладывает требование к линейности аналогового тракта, существенно уменьшая КПД выходных усилителей передатчика и приемника, увеличивая габариты и электропотребление системы связи в целом. В данной статье представлено краткое описание современных алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов, таких как Amplitude Clipping and Filtering (АСF), Peak Shrinking and Interpolation (PSI), Peak Cancelation Crest-Factor Reduction (PC-CFR), Partial Transmit Sequence (PTS), Discrete Fourier Transform spread OFDM (DFT-s-OFDM), Active Constellation Extension (ACE), Tone Reservation (TR). Представлены результаты моделирования наиболее перспективных алгоритмов понижения пик-фактора для модуляций QPSK, QAM16, QAM64, QAM128 и QAM256 в составе OFDM сигнала. Разработан и промоделирован метод комбинации наиболее подходящих алгоритмов уменьшения пик-фактора. Приведена структурная схема метода, характеристики структурных блоков системы; описана реализация схемы алгоритма в программной среде Simu-link. Практическая новизна работы заключается в возможности использования разработанного метода уменьшения пик-фактора в системах со сложными каналами связи, таких как системы тропосферной и ближнепольной магнитной связи, где наблюдается значительное влияние селективных помех, межсимвольной интерференции, частотно-селективных замираний. Также результаты данной работы позволят ориентироваться в большом количестве алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов и применить нужный алгоритм в конкретной задаче.
Ключевые слова: пик-фактор, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, межсимвольная интерференция, цифровая обработка сигналов, канал с замираниями, тропосферная связь, ближнепольная магнитная связь.
References

1.    Технология OFDM / М. Г. Бакулин, В. Б. Крейнделин, А. М. Шлома, А. П. Шумов. М. : Горячая линия – Телеком, 2017. 360 с.

2.    Sethy N., Swain S. BER Analysis of MIMI-OFDM system in different fading channel // International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management. 2013. Vol. 2, No. 4.
Р. 405–409.

3.    BER Analysis of Clipping Process in the Forward Link of the OFDM-FDMA Communication System / H. G. Ryu, T. P. Hoa, N. T. Hieu, J. Jianxue // IEEE Transactions of Consumer Electronics. 2004. Vol. 50, No. 4. Р. 1058–1064.

4.    Umesha G. B., Shanmukha Swamy M. N. Performance of OFDM System for Wireless Communication through Channel Estimation // International Journal of Electronics, Electrical and Computational System. 2017. Vol. 6, No. 1. Р. 21–26.

5.    Hu M. K., Chen Xihong. New generation Troposcatter Communication Based on OFDM Modulation //  Proceedings of the International Conference on Electronic Measurement & Instruments 2009 (ICEMI’09). Beijing (China), 2009. Р. 164–167.

6.    Wang F. The Application of MIMO-OFDM System. in troposcatter communication // Proceedings of the International Conference on in Microwave and Millimeter Wave Technology, ICMMT 2008. Nanjing (China), 2008.

7.    Performnce of OFDM System Under Troposcatter Fading Channels / M. K. Hu, J. Z. Hu Sun, X. H. Chen, Q. Zhang // Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition). 2013.
Vol. 43, No. 1. P. 212–216.

8.    Ding L. Memory polynomial predistorter based on the indirect learning architecture // Proc. of GLOBECOM. 2002. Vol. 1. Р. 967–971.

9.    Mehdi Hosseinzadeh Aghdam, Abbas Ali Sharif. PAPR reduction in OFDM systems:
An effcient PTS approach based on particle swarm optimization. Department of Computer Engineering, University of Bonab, Bonab, Iran.

10.   Singh M., Patra S. K. Partial transmit sequence optimization using improved harmony search algorithm for PAPR reduction in OFDM // ETRI J. 2017. No. 39 (6). P. 782–793.

11.   Lee B. M., Kim Y., R.P.F. Performance analysis of the clipping scheme with SLM technique for PAPR reduction of OFDM signals in fading channels // Wirel. Pers. Commun. 2012. No. 63 (2).
P. 331–344.

12.   DFT-Spread OFDM with Frequency Domain Reference Symbols / Alphan Şahin, Erdem Bala, Rui Yang, Robert L. Olesen // GLOBECOM 2017-2017 IEEE Global communications Conference.

13.   Filippo Tosato, Magnus Sandell, Makoto Tanahashi. Tone Reservation for PAPR Reduction: an Optimal Approach through Sphere Encoding. IEEE ICC 2016 – Signal Processing for Communications Symposium.

14.   Sandeepkumar Vangalaa , Anuradha Sundrub. Adaptive Clipping Active Constellation Extension for PAPR Reduction of OFDM/OQAM System. 6th International Conference On Advances In Computing & Communications, ICACC 2016, 6–8 September 2016, Cochin, India.

15.   Gayatri Sanadhya, Jitendra Yadvendra. PAPR Reduction Using PTS, SLM and Cuckoo Search Optimized Companding // 2018 2nd International Conference on Micro-Electronics and Telecommunication Engineering (ICMETE).  2018. P. 168–175.

 


Луферчик Павел Валерьевич – начальник отдела; АО «НПП «Радиосвязь». E-mail: Luferchikp@gmail.com.

Конев Александр Николаевич – инженер-конструктор 3 категории; АО «НПП «Радиосвязь». E-mail: FBRLC@ya.ru.

Богатырев Евгений Владимирович – кандидат технических наук, заместитель генерального директора по научно-техническому развитию; АО «НПП «Радиосвязь».  E-mail: info@krtz.su.

Галеев Ринат Гайсеевич – доктор технических наук, генеральный директор; АО «НПП «Радиосвязь».
E-mail: info@krtz.su.


  Моделирование алгоритмов уменьшения пик-фактора OFDM сигналов и реализация наилучшего метода для канала с замираниями