два модема в один поток

OFDM технология предполагает как можно более эффективное использование спектра, за счёт передачи данных параллельно по множеству близко расположенных друг к другу узкополосных частотных подканалов.P При этом на части частот перёдаётся информация, часть несущих используется для передачи пилот-сигналов, а часть частот не используются.P POFDMP сигналы успешно противостоят многолучёвости, за счёт введения циклического префикса перед каждым символом- повторяющейся последовательность не несущей информации, на которую приходится всё влияние многолучёвости. PВ результате на выходе передатчика мы должны получить сигнал такой структуры:P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P Рис 1. Структура OFDM сигналаТеперь подробно опишу манипуляции с сигналом от ИС до ПС, по ходу буду приводить фрагменты программы моделирующей OFDM систему.PP P P P P P P P P Рис 2. МОдулятор OFDMPЦифровой сигнал, преобразованный в системе кодеров, поступает на полосовой модулятор, где собственно моделируется чаще всего какой-то PSK или КАМ.P%PP A: Параметры системы%PP ---------------M = 4;PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP %PP созвездие QPSKno_of_data_points = 128;PPPPPPP %PP информационные значенияblock_size = 8;PPPPPPPPPPPPPPPP %PP размер каждого блока ofdmcp_len = ceil(0.1*block_size);P %PP длинна циклического префиксаno_of_ifft_points = block_size; %PP точки для FFT/IFFTno_of_fft_points = block_size;%PP ---------------------------------------------%PP B:P %PP +++++PP ПЕРЕДАТЧИКPPP +++++%PP ---------------------------------------------%PP 1.P Генерация случайных битdata_source = randsrc(1, no_of_data_points, 0:M-1);figure(1)stem(data_source); grid on; xlabel('Data Points'); ylabel('transmitted data phase representation')title('Transmitted Data "O"')%PP 2.P QPSK модуляцияqpsk_modulated_data = pskmod(data_source, M);scatterplot(qpsk_modulated_data);title('MODULATED TRANSMITTED DATA'); Рис 3 исходный сигналДалее необходимо с помощью мультиплексора разбить один поток данных на множество потоков, которые будут поступать на блок обратного БПФ.P Сразу возник вопрос: как реализовать мультиплексирование потока данных по частоте?P Эту операцию выполняют следующим образом: последовательный поток преобразуют в матрицу, каждый столбец которой далее будет преобразован в OFDM сигнал. PПосле ОБПФ нужно создать циклический префикс (ЦП).P Выбор его длинны- это компромисс.P С одной стороны, чем длиннее он будет, тем устойчивее сигнал к многолучёвости.P С другой стороны скорость в подканалах и так не высока, а добавление длительногоP ЦПP сделает её ещё ниже. На практике длительность ЦП равна наибольшей задержке в канале, что может достигать четверти длинны символа.%P 3. Создание блока ОБПФ%PP Задаёмся числом столбцов матрицыnum_cols=length(qpsk_modulated_data)/block_size;data_matrix = reshape(qpsk_modulated_data, block_size, num_cols);%PP Далее формируем пустую матрицу, в которую перейдут данные с IFFTcp_start = block_size-cp_len;cp_end = block_size;%PP Порядок операций над столбцами и создание ЦПfor i=1:num_cols,PPP ifft_data_matrix(:,i) = ifft((data_matrix(:,i)),no_of_ifft_points);PPP %PP Вычисление и добавление ЦПPPP for j=1:cp_len,PPPPPP actual_cp(j,i) = ifft_data_matrix(j+cp_start,i);PPP endPPP %PP Добавление ЦП в существующий информациооный блок сигналаPPP ifft_data(:,i) = vertcat(actual_cp(:,i),ifft_data_matrix(:,i));endДалее необходимо произвести демультиплексирование,P дабы перевести полученные временные отсчёты в последовательный поток данных.%PP 4. Преобразование данных в последовательный потокP[rows_ifft_data cols_ifft_data]=size(ifft_data);len_ofdm_data = rows_ifft_data*cols_ifft_data;P% P Вид передаваемого OFDM сигналаofdm_signal = reshape(ifft_data, 1, len_ofdm_data);figure(3)plot(real(ofdm_signal)); xlabel('Time'); ylabel('Amplitude');title('OFDM Signal');grid on;P Рис 4. OFDM сигналНо передавать такой сигнал нельзя- его нужно усилить.P Те же КАМ предъявляют высокие требования к линейности усилителей, что делает невозможным использование мощных усилителей. PОдним из свойств, присущих только системам с OFDM, является отношение пиковой мощности к средней мощности (Peak to Average Power Ratio (PAPR)), которые отчётливо видны на рис 4.P Величина PAPR складывается из двух составляющих. Первой составляющей, определяющей PAPR, является количество точек созвездия для каждой из несущих. При использовании квадратурно-амплитудной модуляции с количеством точек на созвездии большим, чем у 4-QAM, эти точки не будут соответствовать постоянной мощности. Для 256-QAM PAPR равен 4,2дБ (в предположении, что точки созвездия распределены равномерно). Однако эта величина очень мала по отношению к тому слагаемому PAPR, которое является результатом использования множества поднесущих. При каждом удвоении количества поднесущих пиковая мощность возрастает на 6 дБ, в то время как средняя мощность только на 3 дБ.P ). Для 128-ми поднесущих эта составляющая PAPR равна 21 дБ, а общая величина PARP равна 25,2 дБ. PИз-за проблемы с высоким пиком среднего коэффициента Pв OFDM, при использовании нелинейных усилителей нарушается спектральная сетка OFDM сигнала, что приводит к множеству ошибок.Особенно остро проблема встала в области спутникового цифрового телевидения, где нужна высокая мощность, и используется 256-QAM. PНо и отказываться от использования OFDM не стали, ввиду её хорошей защиты от многолучёвости. PБыло предложено много методов для смягчения действия усилителя. Это простейшие обрезающие и фильтрующие методы, но они приводят к увеличению битовой ошибки. PАльтернативные методы основаны на кодировании,P другие на Многократном Представлении Сигнала (MSR), но при их использовании дополнительно нужно передавать информацию об изменении с передатчика на приёмник, что ухудшает спектральную эффективность. PДостаточно недавно был придуман метод, который не требует дополнительной передачи.PP МетодP Резервирование Тона (Tone Reservation (TR)) Pпредполагает выделение дополнительных поднесущих, которые несут дополнительную информацию, которая минимизирует PAPR (прошу прощения за тофтологию).PВ TR основная идея состоит в том, чтобы зарезервировать некоторые поднесущие POFDM, называемые PПиковые Тоны Сокращения (PRT) для снижения PAPR. ЭтиP поднесущие не несут информации о данных, и используются только Pдля того, чтобы уменьшить PAPR. Этот метод ограничивает вектор данных, и сокращает пиковый вектор, при этом не имеет связи с сеткой частот.P Из-за этого условия в сигнале не возникают нелинейные искажения. Значения, использованные для преобразования сигнала, просто кодируются и передаются.PСхема TR.Суть состоит в том, что бы уменьшить PAPR сигнала x= IFFT(X) таким образом, что бы PAPR(X+C)< PAPR(X), где С- добавленный пиковый уменьшающий сигнал.PP P P P P Рис 5. Схема TRПредполагается, что объединённый сигнал (x+c) будет иметь почти постоянную мощность. В действительности же добавление сигнала с приведёт к увеличению мощности на величи

Разработка модели физического уровня OFDM модема часть 2

Разработка модели физического уровня OFDM модема часть 2 - Omoled.ru