Помехоустойчивость OFDM-системы Опции

[Grizzzly]

Наверное вы правы, при условии, что время импульса много меньше длины OFDM символа. Вопрос, насколько такое вероятно в жизни?)

В таком случае спектр данного иммульса будет сравним с шириной спектра OFDM (или больше). И если мощность импульса будет больше, чем у OFDM, то "погибнут" все биты. Мне кажется, что нужно говорить в данном случае о конкретных параметрах полезного сигнала и помехи, а не в общем.

[lennen]

Люди вкладывают большие деньги для получения определённых моделей связи

Да это понятно, но мне пока достаточно такого уровня, как в этой статье http://fetmag.mrsu.ru/2010-1/pdf/Radio_Channels_OFDM.pdf, например. То есть возможность исследования многолучевости в моем пакете имеется именно при условии, что амплитуды распределены по Рэлею, фазы равновероятно и тп. А неоднородности среды, рефракции, дифракции - для меня дело второе. Насчет проблемы дорогостоящих симуляторов среды, некоторые из которых реально того стоят - я знаком с этим, но хочется же как-то решить появившийся вопрос и сказать потенциальным заказчикам, на какой скорости их ждет связь с помощью данного решения при имеющихся в настоящий момент алгоритмах. Кстати, аппаратные шумы пока тоже необязательно рассматривать, давайте перенесемся в идеальный мир, он ведь тоже возможен

конкретных параметрах полезного сигнала и помехи, а не в общем

Давайте

Сообщение отредактировал lennen - Oct 6 2015, 07:55

[lennen]

serji, а насчет DVB-SH? http://dtb.planet.ee/kool/r/etsi_dvb-sh_ts...584v010101p.pdf

[serjj]

а насчет DVB-SH

Если вы внимательно почитаете про стандарт, то 1) он допускает как спутниковое так и наземное вещание (ретранслирование) и 2) в режиме SH-B для спутника используется TDM SC, а для SH-A оговаривается, что использование OFDM для спутника накладывает ограничения, связанные с пик-фактором.

Сообщение отредактировал serjj - Oct 6 2015, 12:36

[lennen]

Кстати. Передается многочастотный сигнал (пусть будет 512 поднесущих) со скоростью v1 и сигнал на одной частоте с той же скоростью v1. Скорость на каждой поднесущей будет меньше, и для многолучевого канала, как я понял, это означает, что будет меньше межсимвольных интерференций, замираний, так как замирания не так значительно сдвигают лучи между собой на скоростях v1/512.
Теперь перейдем к каналу АБГШ. Частоты те же, но один информационный символ передается в 512 раз дольше на одной поднесущей по сравнению с 1-частотной системой. Тогда можно сравнить это как просто две одночастотные системы, а потом перейти к сравнению 512 узкополосных систем и одной. По требованиям к мощности понятно, то есть одна система будет излучать в 512 раз слабее другой. Значит она будет давать соответствующую помехоустойчивость. Значит в сумме все 512 систем дают ту же помехоустойчивость и скорость, что и одна узкополосная система, то есть мы используем примерно в 512 больше частотного спектра, выигрыша по мощности нет, но есть выигрыш по мощности каждой поднесущей. Где я ошибаюсь в этих рассуждениях?

ограничения, связанные с пик-фактором

А можно здесь подробнее? Пик-фактор же можно уменьшить на 2> дБ тем же методом Hessien. Этот стандарт, что ли, не учитывает еще современные методы уменьшения PAPR? Или разработчики не хотят заморачиваться этими алгоритмами для спутниковой связи?

Сообщение отредактировал lennen - Oct 6 2015, 13:20

[Grizzzly]

Не совсем понял, что вы имеете в виду под выигрышем. Про соотношения мощностей и шума вам petrov написал в начале обсуждения.
А SC и OFDM используют одну и ту же частотную полосу. Чудес не бывает.

Вспомнил, есть такая хорошая книга по OFDM и MIMO с листингами для MATLAB: http://www.ee.iitm.ac.in/~giri/pdfs/EE6002/book-cho.pdf
Там, кстати, есть целая глава, посвященная PAPR.

Сообщение отредактировал Grizzzly - Oct 6 2015, 14:51

[lennen]

Так более того, я около месяца назад ее читал в Британской библиотеке, и там была куча книг про OFDM. Может подскажете, на какой странице там можно ближе понять именно про вопрос о скорости?

[Grizzzly]

Еще могу посоветовать книжку Nezami M.K. RF Architectures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers, в ней есть простенький пример расчета параметров OFDM системы.

[lennen]

Там сильно много материала, одно дело почитать, а другое сделать. Тем более, с данной работой я тоже знаком Так вот у меня то задача просто модифицировать графики BER, которые у меня получаются сейчас, с учетом скорости. Где именно в этом направлении можно почитать?

[Fat Robot]

Здесь почитайте:
https://en.wikipedia.org/wiki/Eb/N0

Если вкратце, то для стационарного неселективного канала с АБГШ ничего модифицировать не надо, и вам об этом уже говорили неоднократно. Графики показывают энергетическую эффективность (теор. предел) вида модуляции + кодирования + перезапроса + ... т.е. если технические требования на вид модуляции и проч. для вас заданы, то никакой обработкой при известной спм шума вы не сделаете BER лучше, чем на этих графиках.

Для нестационарного канала надо моделировать, но опять же, лучше, чем на графике эффективности, BER не будет.

Так вот у меня то задача просто модифицировать графики BER, которые у меня получаются сейчас, с учетом скорости. Где именно в этом направлении можно почитать?

[lennen]

Fat Robot, у меня-то многолучевой канал, вот надо-надо, поэтому и пишу! А насчет АБГШ - кстати, я сейчас заинтересовался, получается, что помехоустойчивость системы при воздействии АБГШ от скорости передачи данных вообще никак не зависит? Вроде да. Я раньше делал эксперимент на PXI-системе, но сейчас под рукой ничего нет, поэтому могу довольствоваться лишь своими абстрагированными суждениями

Хочу уточнить насчет среды, в которой можно разрабатывать OFDM-систему вообще. Мне нужна самая быстрая скорость обработки данных. Пока я определяюсь между Visual C++ win32 и Visual Windows Forms. Может есть что-то поинтереснее. Порекомендуйте, с чего мне начать разработку, чтобы просто увеличить скорость моего существующего проекта? Например, пока в Matlab запускается многопроцессорная обработка, у меня проходит около 15 секунд, а я думаю, в С++ такой проблемы не будет. Может есть уже библиотеки под это дело? Я слышал про T++ как про радиотехнические решения для С++, но когда набрал в поиске, T++ нужен просто для многопроцессорности, а где его скачать и как установить - я так и не понял. Поделитесь инфой в этом направлении, пожалуйста?

Сообщение отредактировал lennen - Oct 8 2015, 06:55

[Fat Robot]

Много сложных вопросов, конечно.

1. Наверное IT++, а не Т++. Скачать здесь.
2. Также будет полезна библиотека быстрого FFT FFTW. Скачать здесь. Хотя какая-то не самая свежая версия есть в IT++.
3. Уточните, пожалуйста, что является конечной целью вашей разработки "OFDM-системы вообще": среда моделирования или система реального времени.

А насчет АБГШ - кстати, я сейчас заинтересовался, [...]
Хочу уточнить насчет среды, в которой можно разрабатывать OFDM-систему вообще
у меня проходит около 15 секунд ...

[lennen]

Среда моделирования с возможностью использования в качестве полноценной системы. В версии, которую я привел вначале, мне еще далеко до реального времени, но программа оптимальна для того, чтобы смотреть зависимость помехоустойчивости от различных параметров OFDM-системы вообще, вот этого я добиваюсь, чтобы в системе использовались просто основные современные алгоритмы. Но хочется, чтобы она по возможности работала в реальном времени и именно с компьютера, то есть чтобы по Ethernet или Usb3.0 передавать данные на любое другое устройство для их генерации. Сейчас я начинаю писать код пооптимальнее на C# Windows Forms, либо на другом языке.

[Fat Robot]

При таком подходе к разработке будут существенно переоценены
- Трудозатраты на разработку системы моделирования, т.к. при моделировании придется сражаться с проблемами реального времени: все эти resource allocation, load balancing, process synchronization, scheduling и т.п.
- Параметры целевой аппаратной платформы для системы реального времени, т.к. в системе реального времени придется учитывать все неоптимальные программные решения, которые были удобны для моделирования.

Максимум, что можно сделать в этом направлении, на мой взгляд, - это использовать какие-то отдельные программные наработки из системы моделирования в системе реального времени.

Поэтому я бы рекомендовал сперва сконцентрироваться на системе моделирования. Сделать ее максимально удобной и понятной для получения и оценки результатов. Судя по вашим вопросам здесь, вам предстоит большой путь, при этом разнообразные аспекты программирования - это его ничтожно малая часть.

При моделировании вы столкнетесь с необходимостью делать значительное количество прогонов: разные параметры канала и разные настройки узлов обработки.

Для таких задач хорошо подойдет вычислительный кластер, в котором каждый вычислительный элемент выполняет 1 задачу моделирования со своим набором параметров.

Успехов.

Среда моделирования с возможностью использования в качестве полноценной системы.

[stealth-coder]

Кстати. Передается многочастотный сигнал (пусть будет 512 поднесущих) со скоростью v1 и сигнал на одной частоте с той же скоростью v1. Скорость на каждой поднесущей будет меньше, и для многолучевого канала, как я понял, это означает, что будет меньше межсимвольных интерференций, замираний, так как замирания не так значительно сдвигают лучи между собой на скоростях v1/512.
Теперь перейдем к каналу АБГШ. Частоты те же, но один информационный символ передается в 512 раз дольше на одной поднесущей по сравнению с 1-частотной системой. Тогда можно сравнить это как просто две одночастотные системы, а потом перейти к сравнению 512 узкополосных систем и одной. По требованиям к мощности понятно, то есть одна система будет излучать в 512 раз слабее другой. Значит она будет давать соответствующую помехоустойчивость. Значит в сумме все 512 систем дают ту же помехоустойчивость и скорость, что и одна узкополосная система, то есть мы используем примерно в 512 больше частотного спектра, выигрыша по мощности нет, но есть выигрыш по мощности каждой поднесущей. Где я ошибаюсь в этих рассуждениях?

Если я правильно понял Ваши рассуждения, Вы считаете, что для передачи сигнала на одной несущей требуется полоса v1 / 512, если v1 выражено в бодах, то это не так: полоса сигнала на одной несущей (в случае PSK модуляции) будет (приблизительно, зависит от фильтра, используемого на передающей стороне) 1.1 * v1, полоса OFDM будет ((v1 * (1 + длина циклического префикса)) / 512) * 512, т.е. при типовой длине циклического префикса 1/8 приблизительно такая же.
Чудес не бывает, в случае канала с АБГШ никакой принципиальной разницы между передачей на одной несущей и OFDM нет: полоса одинаковая, мощность одинаковая, скорость одинаковая, помехоустойчивость одинаковая. Выигрыш в BER проявляется только на многолучевых каналах, за это надо заплатить 1) затратами на обработку 2) некоторым снижением скорости из-за необходимости вставить циклический префикс (отсутствие ЦП нивелирует защиту от многолучевости) либо (что то же самое) повысить скорость передачи (и, соответственно, полосу) для компенсации затрат на ЦП.
Также OFDM позволяет получить некоторые доп. плюшки типа разделения ресурса между несколькими абонентами.