بخشی از مقاله
خلاصه
سیستم های چندحاملی OFDM باظرفیت ارسال بالا در بسیاری ازسیستم های مخابراتی به کاربرده می شوند, ازجمله آنها می توان به سیستم پخش صدای دیجیتال - - DAB سیستم پخش ویدیوی زمینی - DVB-T - ,شبکه های محلی - WLAN - وبسیاری دیگر اشاره نمود .سیستم های OFDM چندین ویژگی برتر در سیستم های مخابراتی دارند که ازجمله آنها غلبه برشرایط محوشوندگی چندمسیره و بازدهی طیفی بالا ومصونیت به تداخل پالس ها و انعطاف و برابرسازی آسان برروی سیستم مخابراتی تک حاملی می باشد .
سیستم های مخابراتی OFDM دارای دو مشکل اصلی می باشند که عبارتند از نرخ توان حداکثر به توان میانگین - PAPR - و تداخل بین زیرحامل ها . - ICI -
سیستم های مخابراتی OFDM به همزمان سازی فرکانسی دقیقی نیاز دارند که در غیراینصورت پدیده ICI رخ می دهد که ناشی از رانش فرکانس حامل - CFO - می باشد .
یک روش برای کاهش اثر تداخل بین حاملی وبا مدل کردن سیستم به صورت یک سیستم MC-CDMA در این تحقیق پیشنهاد شده است . دراین روش سرعت بین فرستنده و گیرنده به M سطح کوانتایز شده و از این طریق به M کدگسترش دست پیدا می کنیم و سپس در سمت گیرنده سیگنال دریافتی به وسیله M ماتریس کدگسترش کدگشایی میشود و M تصمیم بر روی سمبل دیتا گرفته می شود و در آخر درگیرنده با استفاده از این M سمبل دیتا سیگنال دریافتی همراه با ICI دوباره سازی شده و با محاسبه فاصله اقلیدسی M سیگنال دوباره سازی شده با سیگنال واقعی , بهترین سرعت متناظر وبهترین سمبل دیتای متناظر مشخص میشود. شبیه سازی ها نشان می دهند که این روش بهترین عملکرد BER را دارد.
١- مقدمه
امروزه ارتباطات بی سیم و همراه با امکان حرکت بین فرستنده و گیرنده باسرعت انتقال اطلاعات بالا به شدت محبوب و مورد تقاضا می باشند .در کانال های محو شونده چندمسیره سیستم های OFDM بسیار موثر عمل می کنند و علت این امر تبدیل یک سیگنال باندپهن به مجموعه ای از سیگنال های باند باریک عمود بر هم می باشد که در این حالت هر زیر کانال باند باریک از سیگنال OFDM تنها تحت تاثیر محوشوندگی غیر فرکانس گزین قرار می گیرد
این سیستم های چندحاملی به علت نرخ بیت بالای ارسال و عملکرد مطلوب نرخ بیت خطا - BER - و همچنین بازدهی طیفی بالا , گزینه اصلی برای نسل بعدی ارتباطات بی سیم می باشند .
در یک محیط با تحرک بالا مانند وسایل نقلیه متحرک ,سیستم ارسال چندحاملی به علت تحرک بین فرستنده و گیرنده و پدیده داپلر, دچار تداخل بین زیر حامل ها - ICI - خواهد شد
پدیده تداخل بین زیرحامل ها - ICI - به علت اثر داپلر و رانش فرکانس حامل - CFO - بین فرستنده و گیرنده به وجود می آید.با این رانش فرکانس حامل , تعامد بین تمام زیر حامل های سیستم OFDM تخریب شده و پدیده ICI رخ می دهد.
برای حذف ICI مطالعات زیادی صورت گرفته و پیشنهادهای زیادی وجود دارد. بیشتر این روش ها از روش های پردازشی و کدینگ بهره می برند که سبب می شود سیستم OFDM نسبت به رانش فرکانس حامل حساسیت کمتری از خود نشان بدهد.
برای مثال در مقاله [3 ] نویسندگان به جهت کاهش و حذف ICI روش حداقل میانگین مربع خطا - MMSE - ٢ با پیچیدگی کم و گیرنده های با تعدیل کننده با فیدبک تصمیم گیری استفاده شده است .
برخی دیگر از محققان طرح های زیادی برای تخمین رانش فرکانس حامل پیشنهاد داده اند که از جمله آنها تخمین با کمک اطلاعات[4 ] [5] وتخمین گرهای کور [ 8],[7 ],[6 ]می باشد .
روشی دیگر که روش موثرو معروفی به نام روش خود حذفی ICI است پیشنهاد شده است که در آن یک کپی از سمبل دیتا به L زیرحامل مجاور با ضرایب بهینه مدوله میشود .[9]در مقاله [ 10] یک طرح خودحذفی ICI تعمیم یافته پیشنهاد شده است . درمقاله [11 ] یک روش خودحذفی با استفاده از مزدوج دیتا پیشنهاد شده است.
تمام روش های فوق برای حذف ICI سبب کاهش ICI و بهبود عملکرد BER برای سیستم OFDM خواهد شد.
اما فرض تمام روش های حذف ICI فوق یکسان بودن رانش فرکانس حامل برروی تمام زیرحامل ها می باشد که در سیستم های باند باریک فرض صحیحی میباشد.اما این فرض در سیستم های پهن باند نمی تواند درست باشد چرا که پهنای باند به مقدار زیادی بزرگتر می باشد و اثر داپلر بر روی پایین ترین فرکانس زیرحامل ها و بالاترین فرکانس زیرحامل ها اختلاف قابل ملاحظه ای دارد.درسیستم های پهن باند با تحرک بالا مانند وسایل نقلیه می توان فرض بالا را معتبر دانست.
در این مقاله به تحلیل عملکرد سیستم OFDM پهن باند با رانش های فرکانسی مختلف برای زیرحامل های مختلف پرداخته میشود. میتوان سیستم OFDM پهن باند را به صورت یک سیستم MC-CDMA مدل کرد. اصول کار بدین صورت می باشد که سرعت بین فرستنده و گیرنده OFDM که معمولا در بازه [Vmin , Vmax] قرار دارد به M سطح کوانتایز میشود و از این طریق به M کد گسترش دست می یابیم سپس در سمت گیرنده سیگنال دریافتی به وسیله M ماتریس کد گسترش کدگشایی شده و M تصمیم برروی سمبل های دیتا گرفته میشود .
در گیرنده با استفاده از این M سمبل دیتا سیگنال دریافتی همراه با ICI دوباره سازی میشود و سپس فاصله اقلیدسی M سیگنال دوباره سازی شده با سیگنال واقعی دریافتی بدست می آید.بهترین سرعت متناظر انتخاب شده و بهترین سمبل دیتای متناظر مشخص می گردد.شبیه سازی ها نشان می دهند که این روش به طور موثری سبب حذف ICI و ارایه دادن بهترین عملکرد BER خواهد شد .
٢- توصیف سیستمOFDM و پدیده تداخل بین زیرحامل ها - ICI - ٢-١- ICI در سیستم های OFDM باند باریک
سیگنال دریافتی OFDM بر روی K امین زیرحامل در کانال AWGN با یک رانش فرکانس حامل ∆_ به صورت زیر می باشد.
