Рекомендуем

Технология MIMO: принципы и алгоритмыБакулин М.Г., Варукина Л.А., Крейнделин В.Б. Технология MIMO: принципы и алгоритмы
Основы радиосвязи, радиовещания и телевиденияКохно М.Т. Основы радиосвязи, радиовещания и телевидения
Технологии в системах радиосвязи на пути к 5GБакулин М.Г., Крейнделин В.Б., Панкратов Д.Ю. Технологии в системах радиосвязи на пути к 5G

Книга

Технология OFDM

Учебное пособие для вузов
2017 г.
360 стр.
Тираж 1000 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в мягкой обложке
ISBN 978-5-9912-0549-8
ББК 32.84
УДК 621.396
Гриф УМО
Рекомендовано УМО по образованию в области инфокоммуникационных технологий и систем связи в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки "Инфокоммуникационные технологии и системы связи" (бакалавриат, магистратура)
Аннотация

Рассмотрены принципы построения и алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах связи с технологией OFDM (ортогонального частотного мультиплексирования), положенные в основу систем: LTE, LTE-Advanced, WiMax и WiFi. Изложены основы распространения радиоволн в каналах подвижной радиосвязи, проанализированы характеристики каналов с замираниями, рассмотрены системные функции канала, основы статистического описания каналов, основные модели каналов систем подвижной связи. Отдельные разделы посвящены темам, связанным с технологией OFDM, таким как: генерация поднесущих, защитный интервал и циклическое расширение, выбор параметров и обработка OFDM сигналов, искажения и рассогласования в системах с OFDM. Рассмотрены вопросы кодирования и модуляции для систем с OFDM. Уделено внимание задачам синхронизации, оцениванию и выравниванию канала, методам решения проблемы высокой пиковой мощности. Рассмотрены вопросы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), совместного использования технологий MIMO и OFDM.

Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (бакалавриат, магистратура). Будет полезна студентам и аспирантам других инфокоммуникационных направлений, а также специалистам.

«OFDM Technology» by Bakulin M.G., Kreyndelin V.B., Shloma A.M. and Shumov A.P.

The principles of construction and algorithms generation and signal processing in OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) communication systems, those are basis of systems: LTE, LTE-Advanced, WiMax and WiFi, are considered. Radiowaves propagation basic points in mobile communication channels, are given; channel system functions and general mobile communication systems, are considered. Separate sections are devoted to specific subjects, those are connected with OFDM Technology, such as: subcarrier generation, guard interval and cycle extension, the choice of parameters and OFDM signals processing, distortions and offsets in OFDM systems. Both modulation and encoding techniques in OFDM systems, are considered. An attention is paid to synchronization problems, channel estimation and equalization and high PAPR reduction techniques. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) technology and combination of both MIMO and OFDM, are also considered.

For a students, those study the speciality of «Infocommunication technologies and communication systems» (both Bachelors and Masters). It will be useful to students and post-graduate students of other communication areas, and to specialists also.

Оглавление

Предисловие

Введение

1. Мобильные радиоканалы
1.1. Основы распространения радиоволн в каналах мобильной связи
1.1.1. Пространственные потери и затенение
1.1.2. Замирания из-за многолучевости
1.2. Замирания малого масштаба
1.3. Многолучевое распространение и характеристики канала
1.4. Характеристики каналов с замираниями
1.4.1. Изменения во времени и доплеровское рассеяние
1.4.2. Частотная селективность и рассеяние задержки
1.4.3. Каналы, меняющиеся во времени и зависящие от частоты
1.5. Детерминированная модель канала с множественными точечными рассеивателями
1.6. Системные функции канала
1.7. Статистическое описание беспроводного канала
1.8. Упрощенное статистическое описание беспроводного канала. Профиль распределения мощности по задержке. Распределение плотности мощности по частоте Доплера
1.9. Угловое рассеяние – пространственное рассеяние
1.10. MIMO канал
1.11. Модели многолучевого канала связи с релеевскими замираниями
1.11.1. Стационарная многолучевая модель
1.11.2. Нестационарная модель замираний
1.11.3. Модели каналов, используемые в стандартах беспроводной связи
1.12. Заключение
Литература к главе 1

2. Основы OFDM
2.1. Что такое OFDM
2.2. Концепция OFDM
2.3. Генерация поднесущих с использованием ОБПФ
2.4. Защитный интервал и циклическое расширение
2.5. Оконная обработка OFDM-символа (windowing)
2.6. Выбор параметров OFDM
2.7. Обработка OFDM-сигналов
2.7.1. Демодуляция OFDM-сигналов
2.7.2. Блок-схема OFDM-приемопередатчика
2.7.3. Передача комплексных и вещественных отсчетов
2.8. Дискретная модель системы с OFDM
2.9. Частотно-временная интерпретация сигнала OFDM
2.10. Искажения и рассогласования в системах с OFDM
2.10.1. Расстройка частоты
2.10.2. Расстройка временной синхронизации
2.10.3. Фазовый шум несущей
2.10.4. Разбалансировка квадратурных составляющих
2.10.5. Проблемы, вызываемые многолучевостью
2.10.6. Пик-фактор
2.11. LTE и OFDM
2.11.1. Радиоинтерфейс EUTRAN
2.11.2. Параметры радиоинтерфейса OFDM в LTE
Литература к главе 2

3. Кодирование и модуляция
3.1. Прямое корректирующее кодирование
3.1.1. Блочные коды
3.1.2. Сверточные коды
3.1.3. Каскадные коды
3.2. Перемежение
3.3. Квадратурная амплитудная модуляция
3.4. Кодированная модуляция
Литература к главе 3

4. Синхронизация. Принципы синхронизации в системах OFDM
4.1. Чувствительность к фазовому шуму
4.2. Чувствительность к расстройке частоты
4.3. Чувствительность к ошибкам временной синхронизации
4.4. Синхронизация, использующая циклическое расширение
4.5. Синхронизация, использующая специальные обучающие символы
Литература к главе 4

5. Синхронизация. Режимы, методы и схемы оценки временных и частотных рассогласований
5.1. Обзор схем синхронизации
5.1.1. Оценка временного рассогласования
5.1.2. Оценка расстройки частоты
5.1.3. Режимы захвата и слежения
5.2. Оценка временной расстройки
5.2.1. Методы, основанные на пилот-сигналах
5.2.2. Методы, не использующие пилот-сигналы
5.3. Оценка расстройки частоты
5.3.1. Методы, основанные на пилот-сигналах
5.3.2. Методы, не использующие пилот-сигналы
5.4. Совместная оценка временной и частотной расстроек
5.5. Оценка и коррекция расстройки тактового генератора
5.6. Краткие итоги
Литература к главе 5

6. Синхронизация. Оценка и компенсация временных рассогласований и частотных расстроек в приемниках OFDM
6.1. Проблемы синхронизации
6.1.1. Ошибки синхронизации
6.1.2. Эффекты от ошибок синхронизации
6.1.3. Как проводить оценку и как компенсировать расстройки
6.2. Обнаружение/оценивание ошибок синхронизации
6.2.1. Определение момента начала символа
6.2.2. Оценка расстройки несущей частоты
6.2.3. Оценка остаточной расстройки несущей частоты (CFO) и расстройки тактовой частоты (SCO)
6.2.4. Оценка фазы несущей
6.2.5. Оценка разбаланса IQ
6.3. Компенсация ошибок синхронизации
6.3.1. Компенсация расстройки несущей
6.3.2. Компенсация расстройки тактового генератора
6.3.3. Компенсация разбаланса IQ
6.4. Краткие итоги
Литература к главе 6

7. Оценивание и выравнивание канала
7.1. Дифференциальное и когерентное детектирование
7.2. Обычные методы снижения потерь от замираний
7.2.1. Замирания сигналов во времени
7.2.2. Частотно-селективные замирания
7.3. Выравнивание канала при OFDM
7.4. Пилотные оцениватели канала
7.4.1. Схемы расположения пилотов
7.4.2. Расстояние между пилот-символами во временном и частотном направлениях
7.4.3. Пилотное оценивание канала
7.4.4. Двумерная винеровская интерполяция
7.4.5. Каскадированные одномерные интерполирующие фильтры
7.4.6. Пример построения винеровского оценивателя для OFDM
7.5. Каскадированные одномерные полиномиальные интерполяторы
7.6. Методы слепой и полуслепой оценки каналов
7.6.1. Методы, основанные на подпространствах
7.6.2. Оценивание канала на основе усреднения и максимизации
7.7. Сравнительный анализ методов оценивания канала
Литература к главе 7

8. Проблема пиковой мощности
8.1. Отношение пиковой мощности сигнала к его средней мощности
8.2. Распределение отношения пиковой мощности сигнала к его средней мощности
8.3. Ограничение и оконная обработка пиков
8.3.1. Требуемые отступы при неидеальном усилителе мощности
8.3.2. Кодирование и скремблирование
8.4. Подавление пиков
8.5. Коды, снижающие PAPR
8.5.1. Формирование комплементарных кодов
8.5.2. Минимальное расстояние комплементарных кодов
8.5.3. Максимально правдоподобное декодирование комплементарных кодов
8.5.4. Квазиоптимальное декодирование комплементарных кодов
8.5.5. Большие длины кода
8.6. Скремблирование символов
Литература к главе 8

9. Модель канала с учетом эффектов электроники передатчика и приемника
9.1. Эффекты связной электроники
9.1.1. Расстройка несущей частоты
9.1.2. Расстройка тактового генератора
9.1.3. Фазовый шум
9.1.4. Разбаланс IQ и дрейф нуля
9.1.5. Нелинейность усилителя мощности
9.2. Модель канала с учетом эффектов электроники
9.2.1. Эквивалентная низкочастотная модель канала связи
9.2.2. Характеристики и параметры элементов модели
Литература к главе 9

10. Множественный доступ с ортогональным частотным разделением
10.1. Система OFDMA с переключением частоты
10.2. Различия между системами OFDMA и MC-CDMA
10.3. Описание примера системы OFDMA
10.3.1. Канальное кодирование
10.3.2. Модуляция
10.3.3. Временная и частотная синхронизация
10.3.4. Начальная временная синхронизация
10.3.5. Начальная оценка частотной расстройки
10.3.6. Точность синхронизации
10.3.7. Управление мощностью
10.3.8. Работа в режиме случайного переключения частот
10.3.9. Динамическое назначение каналов
10.3.10. Упрощенное динамическое назначение каналов
10.3.11. Емкость OFDMA
10.4. Выводы
Литература к главе 10

11. Технологии MIMO OFDM
11.1. Технологии MIMO
11.1.1. Введение
11.1.2. Основы технологий MIMO
11.2. Технология MIMO-OFDM
11.2.1. Схемы расположения пилот-сигналов для систем MIMO-OFDM
11.2.2. Синхронизация в системах MIMO-OFDM
11.2.3. Оценка MIMO-OFDM канала
11.3. Кодирование и детектирование для систем MIMO
11.3.1. Пространственно-временные блочные коды
11.3.2. Пространственное мультиплексирование
11.3.3. Пространственная декорреляция
Литература к главе 11

Послесловие

Основные сокращения