Доклад1

1. Разработка адаптивной к действию узкополосной помехи радиосистемы передачи информации

Выполнил: студент 119 группы Козупица И.А.
Руководитель: д.т.н., профессор кафедры РУС
Лисничук А.А.

2. Актуальность:

Совокупный годовой темп роста (CAGR) глобального трафика мобильных данных
2

3. Цель и задачи:

Цель работы: разработка и анализ адаптивной к
действию узкополосной помехи радиосистемы передачи
информации с применением подходов когнитивных радиосистем.
Задачи:
• Разработка имитационной модели
программно-определяемой системы передачи информации:
с перестройкой по частоте и основанной на методе Оверлей
• Моделирование работы систем в условиях канала с АБГШ, узкополосной помехой
Радиосигнала другого передатчика
33

4. Когнитивное радио и метод Оверлей:

Метод Оверлей. ПП – первичный пользователь
ВП – вторичный пользователь
Цели КР:
• высоконадежная связь в любое время и в любом месте, где это необходимо
• эффективное использование радиочастотного спектра
4

5. Схема радиосистемы с 1 передатчиком и 1 приемником:

Анализ производится по рассчитываемой в
приемнике частоте битовой ошибки – ЧБО
приходящейся на определенный уровень Eb/N0
Блоки: ИИ – источник информации, М –
модулятор c манипуляцией QAM-16 , ФКПК –
фильтр корня приподнятого косинуса, ДМ –
квадратурный демодулятор, BER – схема
вычисления частоты битовых ошибок, ИШ –
эквивалентный источник АБГШ.
ПК – помехоустойчивый кодер; ПДК –
помехоустойчивый декодер
Слабое расхождение точек в области 8-10 дБ
объясняется недостаточным набором
статистики при расчёте среднего значение ЧБО
и является следствием
экономии вычислительных затрат.
При sps = 4
5

6. ЧБО от Eb/N0 системы с кодированием:

Со скоростью 1/2:
Со скоростью 2/3:
Теоретическая кривая для кодирования строится по верхней
границе для сверточного кода. Таким образом, любая система
с 1 передатчиком должна иметь частоту битовой ошибки
лучше, чем представленная кривая.
6

7. Модели радиосистемы в зависимости от позиционности модуляции:

Возрастающая скорость передачи сопровождаются понижением
помехоустойчивости из-за меньшего расстояния между точками
созвездия, ухудшением ЧБО при тех же значениях Eb/N0.
7

8. Анализ модели радиосистемы при добавлении второй пары передатчик-приемник:

Анализ модели радиосистемы при
добавлении второй пары передатчикприемник:
Структурная схема модели
Всего 8 каналов с шириной 0.03125
нормированных единиц
не выходящих за 0.5 нормированных
единиц по частоте для соблюдения
условия устойчивости Найквиста
СПМ доступного диапазона
8

9. ЧБО радиосистемы при добавлении второй пары передатчик-приемник:

Взаимное влияние каналов друг на друга
отсутствует, боковые лепестки были успешно
уменьшены влиянием ФКПК
Расхождение ЧБО двух каналов при больших
значениях Eb/N0 объясняется недостаточно
большой выборкой: система набирает 100
ошибочно принятых бит или 104 проходящих бит.
Такое мягкое условие с одной стороны дает
неточность в получаемых усреднённых
значениях, но с другой дает возможность расчёта
за приемлемое время.
9

10. СПМ системы с перестройкой по частоте 1 случай:

Модель включает: ПП занимающий первый канал из 8 доступных
в основной полосе, КР занимающий самый удаленный канал –
восьмой, узкополосная помеха на 0.1 нормированных единиц по
частоте. Система приближая свою центральную частоту к несущей
другой системы с шагом 0,01562 и оценивая свое продвижение по
ЧБО неизбежно достигнет помехи. Тогда при выборе частоты из
составленной таблицы ЧБО от частоты берется предпоследнее
значение – коррекция подстройки частоты.
СПМ диапазона нормированных частот в начале адаптации, где
ПП – первичный пользователь
ВП – вторичный пользователь
УП – узкополосная помеха
СПМ диапазона нормированных частот в конце адаптации
10

11. ЧБО системы с перестройкой по частоте 1 случай:

Измерение отстройки в нормированных
единицах по частоте: за 1 такт РУ отстройка
составляет 0,1875. 2 такт - 0,1718. 3 такт 0,1562. 4 такт - 0,1406. 5 такт - 0,1256 такт 0,1093.
Процесс адаптации
Контроль качества связи
11

12. СПМ системы с перестройкой по частоте 2 случай:

Вторичный пользователь, обнаруживший резкое ухудшение в
собственной ЧБО начинает адаптацию и отстраивается от
текущего канала. Далее он натыкается на энергетику узкополосной
помехи и по оценке собственного ЧБО принимает решение о
продолжении отстройки, пока его ЧБО не удовлетворяет заданной
– конец адаптации. Это происходит при отстройке на 0,2656
нормированную частоту
СПМ диапазона нормированных частот в начале адаптации
СПМ диапазона нормированных частот в начале адаптации
12

13. ЧБО системы с перестройкой по частоте 2 случай:

Так как порог ЧБО по которому система принимает решение об окончании
адаптации был выбран еще дальше от кривой худшего случая для
кодирования, то система не остановилась на втором канале и продолжила
отстраиваться почти до 5 канала. При дальнейшем отстранении наблюдается
незначительное улучшение в ЧБО. Это свидетельствует о том, что влияние
боковых лепестков не устранено лишь применением ФКПК и в дальнейшем
требуется применение полосовых фильтров.
Процесс адаптации
Контроль качества связи
13

14. СПМ диапазона для метода Оверлей:

Модель радиосистемы: Первичного пользователя занимающего 1
канал, узкополосную помеху на 0.1 нормированных единиц
частоты, систему Оверлей в памяти которой только содержится
информация о количестве каналов, но не об их занятости или
зашумленности, применяющую внеполосное зондирование.
СПМ диапазона нормированных частот в начале адаптации
Обнаружение сигнала другого передатчика либо узкополосной
помехи происходит в передатчике Оверлей обнаружителем
энергии в цифровой области на основе метода Уэлча.
СПМ диапазона нормированных частот после адаптации
14

15. ЧБО радиосистемы Оверлей:

Самым же важным обстоятельством является меньшее время на
адаптацию для начала передачи по каналу данных вторичным
пользователем. Количество операций затрачиваемых на адаптацию
составляет от двух: 1 операция обнаружения и 1 перестановки.
15

16. Выводы:

Разработаны имитационной модели программно-определяемых систем
передачи информации: с перестройкой по частоте и Оверлей, с модуляцией,
помехоустойчивым кодированием.
Промоделирована работа перечисленных системы передачи информации в
различных условиях:
1)в зашумленном АБГШ канале.
2)в канале с АБГШ и узкополосной
помехой.
3)в канале с АБГШ и
радиосигналами других передатчиков.
«-» Метода перестройки по частоте:
• повышенное время на адаптацию
• потенциальное ухудшение качества связи для ПП
«-» Метода Оверлей:
• возможность подавления ПП с малой энергетикой
«+» Метода перестройки по частоте:
• переосмысление принципа распределения
радиочастотного ресурса
«+» Метода Оверлей:
• повышенная скорость адаптации
• отсутствие ограничения мощности на передачу
данных
16

17.

Спасибо за внимание!
17

18. Многокритериальная оптимизация

Показатели качества
Обобщенные показатели качества
Распределение весовых коэффициентов
18

19. Необходимые вводные:

Программно определяемое радио:
Помехоустойчивые кодеры для скоростей 1/2 2/3:
Фильтры приподнятого косинуса с разными коэффициентами сглаживания β
где ЧБО –
частота битовых
ошибок
19

20. Узкополосная помеха:

20

21. Квадратурная амплитудная модуляция:

Разные позиционности QAM:
21

22. Энергетическое обнаружение:

Распределение плотности вероятности сигнала и АБГШ
22

23. Схема радиосистемы с перестройкой по частоте:

23

24. Схема радиосистемы Оверлей:

24

25. Блок схемы моделей перестройки по частоте и Оверлей:

Оверлей
Перестройка по частоте
25

26. Вариант точка-точка ШПД с использованием когнитивных РРС:

ШПД – широкополосный доступ
26
26

27. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

27
27

28. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

28
28

29. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

29
29

30. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

30
30

31. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

31
31

32. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

32
32

33. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

33
33

34. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

34
34

35. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

35
35

36. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

36
36

37. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

37
37

38. Разработанный скрипт Matlab метод Оверлей:

38
38