WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Из общего алгоритма следуют частные случаи. При неизменных параметрах сигнала () по мере увеличения размера обучающей выборки адаптивный алгоритм (2) и (7) приближается к алгоритму когерентного разнесенного по лучам приема. В каналах с быстрыми изменениями измеряемых параметров () алгоритм (7) преобразуется к известному алгоритму некогерентного разнесенного по лучам приема.

Анализ помехоустойчивости приема проведен для противоположных сигналов (). Результатом является выражение для расчета вероятности ошибочного приема

(8)

Из (8) видно, что вероятность ошибки зависит от отношения энергии сигнала к спектральной плотности мощности шума, от размера обучающей выборки, от структуры и базы сигнала, а также от коэффициентов, характеризующих скорость изменения параметров сигнала.

Рисунок 1

В качестве иллюстрации на рисунке 1 приведены зависимости вероятности ошибки от (одинаковая интенсивность лучей) при разном числе обрабатываемых лучей, при обучении на одном интервале сигнала. Сплошными линиями показаны зависимости, рассчитанные в предположении гауссовой аппроксимации при, в условиях действия четырех лучей, при приеме сигнала с базой и.

Штриховыми линиями показаны зависимости, построенные в предположении, что база сигнала гораздо больше, когда можно пренебречь влиянием мешающих лучей и.

Из приведенных зависимостей видно, что из-за влияния мешающих лучей уменьшение вероятности ошибки при увеличении замедляется и при определенных значениях перестает влиять на вероятность ошибки. При выделении одного луча это происходит при значениях соизмеримых с базой сигнала. Использование нескольких лучей существенно повышает помехоустойчивость приема, но и в этом случае указанная закономерность наблюдается.

Увеличение объема обучающей выборки повышает помехоустойчивость приема при медленных изменениях параметров канала и значениях отношения энергии сигнала к спектральной плотности шума существенно меньших базы сигнала, когда влияние мешающих лучей не сказывается. В пределе при, выигрыш по вероятности ошибки равен, реально он меньше.

В каналах с относительно быстрыми изменениями параметров увеличение объема обучающей выборки () приводит к декорреляции сигнала и, следовательно, не дает уменьшения вероятности ошибки, поэтому нецелесообразно.

Таким образом, в условиях многолучевости интерференционные помехи от боковых лепестков корреляционной функции сигнала других лучей не позволят повысить помехоустойчивость приема увеличением мощности сигнала отдельной мобильной станции. Аналогично будет влияние многолучевых повторов от сигналов других абонентов.

Далее задача приема усложняется. Приводится синтез алгоритма приема широкополосных сигналов в каналах с многолучевостью и узкополосными помехами, у которых формирование оценок помех осуществляется методами уравнений состояния совместно с методами динамической адаптации.

Алгоритм когерентного приема полностью известного сигнала определяется неравенством

(9)

Его особенностью является процедура вычитания из принятой смеси оценки УП, затем полученная разность перемножается с опорным колебанием, задержанным на время запаздывания соответствующего луча. Результаты перемножения интегрируются и взвешенно суммируются.

Можно задерживать входной сигнал в каждой ветви обработки с последующим перемножением его на опорное напряжение, интегрированием и весовым сложением.

Алгоритм когерентного приема сигналов с одинаковыми энергиями и симметричном воздействии УП, что характерно для широкополосных систем, можно представить более компактно

, (10)

где

. (11)

Алгоритм некогерентного приема разнесенных по лучам сигналов определяется неравенством

(12)

где – определяется (11).

Из (12) с учетом (11) следует, что после вычитания из принятой смеси оценки узкополосной помехи производится обычная корреляционная обработка сигнала с последующим возведением в квадрат и суммированием результатов обработки отдельных лучей.

Основным отличием полученных алгоритмов (10), (12) от известных, является способ формирования оценок УП методами уравнений состояния.

Анализ помехоустойчивости приема широкополосных сигналов при воздействии узкополосных помех приведен для случая одиночного когерентного приема двоичных сигналов с одинаковыми энергиями без многолучевости по алгоритму (10) (при ).

Вероятность ошибки определяется известным выражением

, (13)

где – интеграл вероятности (функция Крампа).

Здесь

, (14)

где – отношение энергии элемента принятого сигнала к спектральной плотности мощности флуктуационной помехи;

– отношение дисперсии ошибки оценивания узкополосных помех к дисперсии флуктуационной помехи;

– коэффициент, характеризующий вид используемых сигналов ( для противоположных сигналов, для ортогональных сигналов);

– коэффициент взаимной корреляции -го сигнала и УП, характеризующий различие структур -го сигнала и УП ( для противоположных сигналов; для ортогональных сигналов).

В качестве иллюстрации приведены зависимости вероятности ошибки от отношения энергии элемента сигнала к спектральной плотности мощности флуктуационной помехи (рисунок 2) для разных условий при приеме фазоманипулированных (противоположных) сигналов. Зависимости рассчитаны по формуле (13) с учетом (14) при воздействии УП, имеющей корреляционную функцию при при разных, где FC – ширина полосы полезного сигнала; – ширина полосы коррелированной (узкополосной) помехи.

На рисунке 2 кривая 1 соответствует потенциальной помехоустойчивости приема фазоманипулированных сигналов (), то есть в отсутствие УП. Кривая 6 иллюстрирует помехоустойчивость приема без подавления УП (). Зависимости 2, 3, 4, 5 приведены соответственно для

Рисунок 2

Из приведенных зависимостей следует, что в приемнике, построенном оптимально для условий воздействия УП, подавление узкополосных помех существенно и зависит от ширины спектра этих помех (кривые 2…5). Без учета различия структур флуктуационных и узкополосных помех помехоустойчивость определяется суммарным воздействием помех (кривая 6). При этом достоверность приема очень низкая, так как приемник не оптимальный для условий воздействия узкополосных помех.

Следовательно повышение помехоустойчивости приема возможно, если есть различие структуры сигнала и воздействующих помех. Если такого различия нет, как в случае интерференционных помех, то повышение помехоустойчивости возможно только адаптацией по большому контуру, т.е. регулированием мощности передаваемых сигналов.

Третья глава посвящена исследованию адаптивных алгоритмов регулирования мощности в различных условиях.

На рисунке 3 показана модель управления мощностью в канале от МС к БС (восходящий канал) в системе радиосвязи с ПП МДКР. Задача регулирования мощности состоит в том, чтобы установить передающую мощность МС так, чтобы все пользователи в системе имели приемлемые отношения энергии принимаемого символа к спектральной плотности мощности интерференционных помех ()

Количество пользователей (15) определяется базой сигнала и требуемым отношением энергии символа к спектральной плотности мощности интерференционных помех при равенстве мощностей всех пользователей. Поэтому нужна регулировка мощности МС.

. (15)

Регулирование мощности передающей мобильной станции (рисунок 3) основывается на информации об ошибке по мощности на приемной станции (БС). Информация об ошибке формируется путем сравнения оценки действующего отношения мощности сигнала к мощности интерференционных помех в канале с пороговым значением при котором обеспечиваются наилучшие условия приема при заданной вероятности ошибки.

Рисунок 3

Информация об ошибке по мощности МС передается через канал с замираниями через интервалы времени. Для передачи по дискретному каналу дискретизируется и квантуется в формирователе управляющих битов. На выходе формирователе управляющих битов присутствует команда управления. В канале управления от БС к МС (нисходящий канал) присутствует задержка, замирания сигнала и возможность появления ошибок в сигналах управления мощностью. На приемной стороне (в приемнике МС) выделяются биты управления, и в соответствии с алгоритмом регулирования производится корректировка мощности передающего устройства мобильной стации на величину шага регулирования кратную.

Затем процесс повторяется, пока существует возможность изменения мощности передающего устройства.

Если дальнейшее изменение мощности передающего устройства невозможно, то управление мобильной станцией должно быть передано в зону действия другой ближайшей базовой станции.

Дальнейшие исследования проведены методами компьютерного моделирования для условий соответствующих мобильным каналам в диапазоне 1,8 ГГц, со средними частотами замираний сигнала в канале 17, 50 и 100 Гц для интервала регулирования мощности мс, что соответствует частоте посылок команд управления мощностью 1500 Гц как в WCDMA (Wideband Code Division Multiply Access). Приводится описание адаптивного алгоритма регулирования с динамическим шагом регулирования, в котором биты управления мощностью формируются по правилу:

, (16)

где, – режим работы динамического алгоритма (1,2,3,4…).

Сравнительный анализ алгоритма регулирования с фиксированным шагом и предложенного с динамическим шагом показал, что динамический алгоритм обеспечивает более быстрое установления требуемого значения мощности. Так при использовании алгоритма с фиксированным шагом потребуется 20 шагов для достижения установившегося значения мощности. Алгоритмам с динамическим шагом требуется 10, 7 и 5 шагов для режимов, и.

Тем самым при равных значениях интервала регулирования и шага регулирования по мощности, применение адаптивных динамических алгоритмов дает выигрыш во времени достижения установившегося значения мощности. Сокращение времени установления мощности на выходе передатчика позволит лучше отслеживать изменения затухания в канале.

Приводится оценка эффективности различных режимов адаптивного динамического алгоритма и алгоритма с фиксированным шагом. Сравнение проведено при постоянстве параметра канала с регулированием мощности, где. Этот параметр характеризует среднюю скорость изменения замираний в канале с регулированием мощности. Так, например, для средней частоты замиранийГц и интервала регулирования мощности мс равен, при Гц и мс равен, а при Гц и мс равен.

Полученные зависимости вероятности битовой ошибки в зависимости от отношения энергии бита к энергии интерференционных шумов показаны на рисунке 4.

Верхняя кривая соответствует в мобильном канале с замираниями без регулирования мощности, а нижняя кривая – вероятности битовой ошибки в канале с белым гауссовым шумом без замираний и без регулирования мощности.

Из рисунка 4 следует, что поскольку современные сотовые системы связи с МДКР рассчитаны преимущественно на голосовую связь с границей, применение динамического алгоритма неоправданно. Но для передачи данных требуется гораздо меньшая вероятность ошибки, в этом случае динамический алгоритм дает заметный выигрыш в помехоустойчивости более чем на 6 дБ при (при этом требуется передача четырех битов управления мощность вместо одного для фиксированного шага).

Рисунок 4

Чтобы оценить воздействие замираний на работоспособность алгоритмов, выполнено моделирование с использованием алгоритмов с фиксированным и динамическим шагом в режиме. Результаты моделирования представлены на рисунках 5 и 6, соответственно.

Из графиков на рисунке 5 видно, что регулировка с фиксированным шагом при более высоких скоростях изменения канала более неэффективна. Однако она работает эффективно при медленно изменяющемся канале, как это для случая при. Подобное поведение можно получить применив адаптивный динамический алгоритм (рисунок 6), где шаг меняется динамически. При одних и тех же значениях алгоритм с динамическим шагом позволяет получить лучшую помехоустойчивость (снижение вероятности при фиксированном ).

Рисунок 5

Рисунок 6

Результаты сравнения алгоритмов при разных параметрах канала сведены в таблицу 1 для и таблицу 2 для.

Таблица 1 – Сравнение адаптивных алгоритмов регулирования при разных параметрах канала для

Алгоритм

Фиксированный

Динамический ()

Необходимое, дБ

Необходимое, дБ

Выигрыш по, дБ

0,011

8,7

8,1

0,6

0,033

18

11,2

6,8

0,067

21

17,1

3,9

Таблица 2 – Сравнение адаптивных алгоритмов регулирования при разных параметрах канала для

Алгоритм

Фиксированный

Динамический ()

Необходимое, дБ

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»