Исследование влияния рассогласования квадратурных составляющих на помехоустойчивость сигналов OFDM и UFMC

А Ю Белоусов; В В Хворенков

doi:10.22213/2413-1172-2022-2-72-78

Авторы

А. Ю. Белоусов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
В. В. Хворенков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-2-72-78

Ключевые слова:

OFDM, UFMC, модуляция и демодуляция сигнала, квадратурный дисбаланс, помехоустойчивость

Аннотация

Метод непосредственной модуляции с использованием комплексных сигналов применяется при реализации сигнальных трактов передатчиков в базовых станциях систем сотовой связи. В процессе модуляции возникают рассогласования коэффициента усиления и фазы квадратурных составляющих сигнала. Рассогласование ухудшает модуль вектора ошибки (Error Vector Magnitude, EVM) в приемнике, что, в свою очередь, приводит к повышению частоты появления ошибочных битов (Bit Error Rate, BER). Качество принимаемого сигнала выражается в частоте появления битовых ошибок. Рассогласование амплитуды и фазы квадратурных составляющих является одним из важнейших факторов, вносящих наибольший вклад в амплитуду вектора ошибки, который необходимо исследовать. В статье приведено исследование влияния рассогласования квадратурных составляющих сигналов технологий OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) и UFMC (universal filtered multi-carrier). Разработана модель передатчика, канала связи и приемника для сигналов OFDM и UFMC. Модель построена в программной среде MatLab при помощи языка MatLab и представляет собой программную модель m-script. В ходе работы путем исследования имитационной модели изучена зависимость помехоустойчивости технологий путем изменения параметров канала связи, таких как амплитудное и фазовое рассогласование квадратурных составляющих сигнала, а также отношение сигнал/шум. Проведен сравнительный анализ таких параметров сигналов, как занимаемая полоса частот, пик-фактор, частота появления битов с ошибкой. По результатам исследования получены графики зависимости вероятности ошибки и пик-фактора сигнала от рассогласования квадратурных составляющих для двух технологий - OFDM и UFMC. Проведенное исследование позволяет выделить преимущества технологии UFMC, которые выражаются в спектральной эффективности, помехоустойчивости и уровне пик-фактора сигнала.

Биографии авторов

А. Ю. Белоусов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

аспирант

В. В. Хворенков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор

Библиографические ссылки

Antipin V.V., Zinoviev N.V. [Peak to average ratio of an OFDM signal in classical and non-orthogonal transmission]. Proc. of the conference Fundamental and applied developments in the field of technical and physical and mathematical sciences. 2018, pp. 18-21 (in Russ.). ISBN: 978-5-6041153-5-0.

Poborchaya N.E. [Combination of linear and nonlinear algorithms for estimating distortions of the OFDM signal in the direct conversion receiver path] Elektrosvyaz. 2020, no. 6, pp. 28-33 (in Russ.). DOI: 10.34832/ELSV.2020.7.6.005.

Vorozhenishchev I.V., Bochechka G.S. [Investigation of the stability of multifrequency transmission technology with universal filtering UFMC to frequency shifts in the channel] Telecommunications and transport. 2017, vol 11, no 6, pp. 25-28 (in Russ.). eISSN: 2072-8743.

Vorozhishchev I.V., Bochechka G.S., Tikhvinsky V.O. [Comparative analysis of the use of UFMC and OFDM technologies in 5G networks]. Elektrosvyaz. 2017, pp. 46-51 (in Russ.). ISSN: 0013-5771.

Nikishkin P.B., Vityazev V.V. [Methods of broadband data transmission based on signals with frequency division of channels]. Digital signal processing. Founders: Russian Scientific and Technical Society of Radio Engineering, Electronics and Communications named after V.I. A.S. Popova (Moscow). 2020, no. 3, pp. 45-49 (in Russ.). ISSN: 1684-2634.

Gapanovich O. Yu. [Perspective technologies of multi-station access]. Theory and practice of modern science. 2018, no 9, pp. 75-81 (in Russ.). eISSN: 2412-9682.

Grishin I.V., Fedeneva N.S. [Prospects for using UFMC technology in 5G / IMT-2020 networks]. Information technologies and telecommunications. 2017, vol. 5, no. 4, pp. 17-24 (in Russ.). eISSN: 2307-1303.

Behadili A.S.G., Alshebaney E.A., Attaby A.L.K. [Prospects of using the UFMC technology in 5g/imt-2020 networks]. Indonesian journal of electrical engineering and computer science. 2019, vol 15, no. 2, pp. 855-860. DOI: 10.11591/ijeecs.v15.i2.pp855-860.

Xiaojie Wang, Thorsten Wild, Frank Schaich, Andre Fonseca Dos Santos. [Universal filtered multi-carrier with leakage-based filter optimization]. European Wireless 2014, At Barcelona, Spain. 2014, pp. 14 -21.

Jamoos A.L, Hussein M. [Estimation of UFMC time-varying fading channel using adaptive filters]. Proceedings - 2018 international conference on promising electronic technologies, ICPET 2018, pp. 43-48. DOI: 10.1109/ICPET.2018.00014.

Averina L.I., Kamentsev O.K., [Comparative analysis of spectrally effective signals with frequency multiplexing]. Proceedings of the conference “Radar, navigation, communication”. 2018, vol. 1, no. 4, pp. 312-319 (in Russ.). ISBN: 978-5-9500319-4-6.

Jagan Naveen V., Murali Krishna K., Raja Rajeswari K. [BER estimation in UFMC system for wireless communications]. Journal of advanced research in dynamical and control systems. 2018, vol. 10, no. 12, pp. 294-299. eISSN: 1943-023X.

Grishin I.V., Kalinkina A.A. [Review of methods of multifrequency modulation of signals in modern wireless communication networks]. Information technologies and telecommunications. 2020, vol. 8, no. 2, pp. 55-66 (in Russ.). DOI: 10.31854/2307-1303-2020-8-2-55-66.

Glazkov R.V. Primeneniye perspektivnykh metodov modulyatsii v sovremennykh sistemakh mobil’noy svyazi [Application of advanced modulation methods in modern mobile communication systems]. Sbornik trudov konferentsii “Aktual’nyye problemy infotelekommunikatsiy v nauke i obrazovanii” [Proc. of the conference “Actual problems of information telecommunications in science and education” (St. Petersburg, 2016)]. St. Petersburg, SPbSUT them. M. A. Bonch-Bruevich Publ., 2016, pp. 135-140 (in Russ.). ISBN: 978-5-89160-143-7.

Ovchinnikov V.I., Logvinov V.V. [Multi-station access in networks of the 5g system]. Telecommunications and information technologies. 2019, vol. 6, no. 2, pp. 69-75 (in Russ.).