Оценка канала распространения радиоволн с частотно-селективными замираниями по опорному сигналу нисходящего канала системы беспроводной связи LTE

Оценка канала распространения радиоволн с частотно-селективными замираниями по опорному сигналу нисходящего канала системы беспроводной связи LTE Омаров Н. Б.

Омаров Нурсеит Бакытжанович / Omarov Nurseit Bakhitzhanovich — магистр, кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники, радиотехнический факультет, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

Аннотация: в данной статье исследуется алгоритм оценки канала распространения радиоволн с частотно-селективными замираниями нисходящего канала системы беспроводной связи LTE. Приведены результаты эквалайзирования сигнала LTE, прошедшего через канал передачи, методом интерполяции кубическим сплайном.

Ключевые слова: OFDM, LTE, интерполяция кубическим сплайном, опорные сигналы RS, оценка канала.

В системе связи LTE в нисходящем канале применяется принцип мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов OFDM (OFDM - Orthogonal frequency-division multiplexing, ортогональное частотное мультиплексирование с разделением каналов). OFDM обеспечивает высокую скорость передачи информации и имеет высокую устойчивость к каналу распространения с частотно-селективными замираниями. Для оценки канала передачи предусмотрены специальные опорные сигналы RS (RS - Reference signal, опорный сигнал). Путем эквалайзирования принятого сигнала можно добиться наиболее точной оценки АЧХ (АЧХ - Амплитудно-частотная характеристика) канала. Это достигается вследствие того, что на приемной стороне заранее известен RS и его расположение в ресурсной сетке, поэтому приемнику не составляет труда выделить RS из частотно-временной ресурсной сетки.

Модель канала передачи состоит из двух частей: реализация частотно-селективных замираний и добавление белого гауссова шума. Частотно-селективные замирания реализованы с помощью задержки каждого луча на определенное количество отсчетов:

SH = Y + T,

где SH — вектор сигнала — OFDM символ с частотно-селективными замираниями; Y — вектор сигнала — OFDM символ без частотно-селективных замираний; T — отсчеты задержки [1].

Реализация аддитивного белого гауссова шума выполнена с помощью встроенного в MatLab генератора AWGN (Additive white Gaussian noise, Аддитивный белый гауссовский шум) [5], где вектор сигнала складывается с вектором шума:

shw = sh + w .

Эквалайзирование сигнала выполняется по следующей формуле:

n DS

DEQ ,

rsinterp

DEQ - вектор эквалайзированных отсчетов сигнала в частотной области;

DS - вектор отсчетов принятого сигнала в частотной области;

RSINTERP - вектор отсчетов передаточной характеристики канала, полученные с помощью интерполяции [2].

Структурная схема передатчика и приемника OFDM, в рамках которой проведено эквалайзирование канала, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структура модели OFDM передатчика/приемника

В работе использованы модели каналов, рекомендованные документом [3] для тестирования аппаратуры системы LTE.

• EPA - Extended Pedestrian A model - модель «пешехода».

• EVA - Extended Vehicular A model - модель «автомобиля».

• ETU - Extended Typical Urban model - модель «города».

По результатам моделирования построен график зависимости вероятности битовой ошибки (BER - Bit error rate, вероятность битовой ошибки) от отношения сигнал/шум (SNR - signal-to-noise ratio, отношение сигнал/шум) для модуляции QPSK с эквалайзированием каналов EPA, EVA, ETU. Для расчета каждой вероятности используется выборка из 100000 бит. Диапазон значений отношения сигнал/шум 1 до 20 дБ, с шагом 1 дБ. Результаты моделирования с эквалайзированием показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Вероятность битовой ошибки в зависимости от SNR с эквалайзированием

Как видно из рис. 2, каналы передачи оказывают большое влияние на сигнал, поэтому для корректной демодуляции требуется эквалайзирование сигнала на приемной стороне. В противном случае считается, что состояние канала передачи не подходит для выбранного вида модуляции. Заметно, что корректная демодуляция данных в моделях каналов EVA и ETU невозможна при отношении сигнал/шум меньше 19 дБ, а в случае с каналом EPA при отношении сигнал/шум меньше 18дБ.

Заключение

По анализу результата моделирования видно, что каналы передачи оказывают большое влияние на демодуляцию сигнала. Также результаты моделирования показывают, что эквалайзирование методом интерполяции кубическим сплайном может быть применено для системы LTE. В данной модели канала правильный прием и демодуляция сигнала без эквалайзирования невозможна, ввиду сложности канала.

Литература

Крюков Я. В., Ушарова Д. Н., Вершинин А. С. Эквалайзирование канала данных системы LTE с частотно-селективными замираниями и аддитивным гауссовым шумом // Молодой ученый, 2015. № 10. С. 244-247.

Бутусов П. Н. Интерполяция. Методы и компьютерные технологии их реализации. СПБ.: БХВ-Петербург, 2004. 320 с.

3GPP TS 36.104, version 9.4.0, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), Base station (BS) radio transmission and reception, 2010.

3GPP TS 36.211, version 9.1.0, 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), Physical Channels and Modulation, 2010.

Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. Советское радио, 1971.

Экспериментальное исследование характеристик биполярного транзистора

импульсным методом Дараев К.1, Толен Г.2

'Дараев Калбидин /Darayev Kalbidin — магистр; 2Толен Гульжайна / То1еп Ои^ата — магистр, кафедра радиоэлектроники и защиты информации, радиотехнический факультет, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

Аннотация: в статье рассматривается обзор экспериментального исследования характеристик биполярного транзистора импульсным методом.

Ключевые слова: импульсный метод, биполярный транзистор, диффузионный заряд, барьерный заряд.

Ранее была опубликована статья [1], где рассматривалось влияние погрешности квазистатической модели диода на точность моделирования при видеоимпульсном воздействии. В качестве объекта исследования использовался кремниевый выпрямительный диод MUR460 и его SPICE-модель. В результате исследования было доказано, что квазистатическая модель диода в видеоимпульсном режиме работает недостаточно хорошо, так как не учитывает задержку, с которой диффузионный заряд накапливается и рекомбинирует. Но в данной статье будет рассмотрено биполярный транзистор.

Используя импульсный метод измерения, определим характеристики биполярного транзистора. Можно найти полный заряд биполярного транзистора MJE18006, разбив протекающий в его цепи ток на следующие составляющие: ток электропроводности, барьерный заряд, диффузионный заряд.

Для измерения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик транзистора MJE18006 будет использована платформа PXI (Pcie Xtention for Instrumentation), разработанная фирмой National Instruments. Измерение биполярного транзистора MJE18006 будет осуществляться исходя из того, что коллектор заземлен(!к=0).

:,шсс

а)

МКС

6)

Рис. '. График зависимостей напряжения (а) и тока (б) биполярного транзистора М.7Е18006 от времени, при

измерении сверхкоротким импульсом