Егоров Владимир Викторович ‒ доктор технических наук (2017), старший научный сотрудник (1992), заведующий кафедрой радиостроения и средств связи
ул. Большая Морская, д. 67, лит. А, Санкт-Петербург, 190000
Vladimir V. Egorov, Dr Sci. (Eng.) (2017), Senior Researcher (1992), Head of the Department of Radio Engineering and Communication Means
67 A, Bolshaya Morskaya St., St Petersburg 190000
Клионский Дмитрий Михайлович ‒ кандидат технических наук (2013), доцент (2017), доцент кафедры информационных систем
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Dmitry M. Klionskiy, Cand. Sci. (Eng.) (2013), Associate Professor (2017) Associate Professor of the Department of Information Systems
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Введение. Вопросы временно́ й синхронизации актуальны для систем радиосвязи, радионавигации, радиолокации, определения моментов прихода импульсных сигналов, позиционирования. Так, в канале радиосвязи необходимо обеспечить безошибочную передачу информации (файлов) от передатчика к приемнику с максимально возможной скоростью передачи. При этом повышение точности синхронизации повышает скорость передачи информации. В известных решениях задачи синхронизации при передаче OFDM-сигналов (Orthogonal frequency-division multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов) применяется защитный интервал для вычисления периодической автокорреляционной функции анализируемого OFDM-сигнала, что приводит к непроизводительным затратам временно́ го ресурса. В статье рассмотрена обработка и анализ OFDM-сигналов в условиях шума с целью оценивания моментов их прихода без применения указанного интервала.
Цель работы. Разработка алгоритма временно́ й синхронизации OFDM-сигналов при наличии шума в канале радиосвязи с использованием быстрых вычислительных алгоритмов на основе гармонического вейвлет-преобразования.
Материалы и методы. В рамках проведенного исследования использованы методы вейвлет-преобразования и вейвлет-обработки сигналов, включая гармоническое вейвлет-преобразование с использованием октавного банка цифровых фильтров и быстрые вычислительные алгоритмы для вычисления гармонического вейвлетпреобразования.
Результаты. Предложен метод обработки OFDM-сигнала в условиях шума на основе гармонического вейвлет-преобразования, позволяющий определять границы интервалов ортогональности указанного сигнала и моменты их начала и окончания. Также предложен алгоритм определения момента прихода OFDMсигнала. Показано, что с увеличением окна анализа сигнала удается повысить точность установления временно́го синхронизма, однако при этом затраты времени на установление синхронизма увеличиваются. Предложенное в настоящей статье решение позволяет отказаться от использования защитного интервала и тем самым значительно повысить скорость передачи информации. В основе временно́й синхронизации лежит быстрый вычислительный алгоритм с использованием гармонического вейвлет-преобразования, работоспособный в режиме реального времени и робастный по отношению к канальному шуму.
Заключение. Гармоническое вейвлет-преобразование эффективно в задаче анализа и обработки OFDMсигнала как при наличии, так и при отсутствии шума. Оно позволяет с максимально возможной точностью определять границы интервалов ортогональности OFDM-сигналов.
Introduction. Temporal synchronization is a relevant issue for various radio communication, radio navigation, and radar systems, for determination of time points for impulse signal arrival and positioning. The radio communication problem should ensure an error-free signal transmission via a radio channel at a maximum possible transmission rate. The known solutions of the temporal synchronization problem in the case of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) signal transmission employ a guard interval for computing the periodic autocorrelation function of the analyzed OFDM-signal, which leads to unproductive costs of the time-frequency resource. In this paper, we discuss the problem of processing and analysis of OFDM-signals in the presence of noise and estimation of the time point of OFDM-signal arrival.
Aim. Development of an algorithm for time synchronization of OFDM signals in the presence of noise in the radio communication channel using fast computing algorithms based on the harmonic wavelet transform.
Materials and methods. The research was conducted using the methods of wavelet transform and wavelet-based signal processing including the harmonic wavelet transform on the basis of the octave filter bank, fast computational algorithms aimed at computing the harmonic wavelet transform.
Results. A new method for OFDM signal processing in the presence of noise based on the octave harmonic wavelet transform is suggested. This method allows determination of boundaries of orthogonality intervals in an OFDM-signal along with the moments of the onset and end of orthogonality intervals. An algorithm for finding the time point of OFDM signal arrival is proposed. It is shown that the increase of the analysis window of an OFDM signal leads to an improvement in the temporal synchronization accuracy, although requiring more time for establishing synchronization. The suggested approach does not employ the guard interval, thus increasing the information transmission rate.
Conclusion. The harmonic wavelet transform is effective for the analysis and processing of OFDM signals. Furthermore, the aforementioned transform works perfectly well both in the absence and in the presence of noise. The harmonic wavelet transform allows determination of boundaries of orthogonality intervals with maximum possible accuracy. Based on complex vectors, which correspond to the boundaries of orthogonality intervals, the time point of OFDM-signal arrival can be found.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.