Мирончук О. Ю. Методи двоетапного оцінювання параметрів багатопроменевого каналу в системах зв’язку з технологією OFDM

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктор філософії з галузі знань 17 Електроніка та телекомунікації за спеціальністю 172 Телекомунікації та радіотехніка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2020. У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова задача розробки методів двоетапного оцінювання параметрів багатопроменевого каналу в системах зв’язку з технологією OFDM на базі пілотних підносійних, використовуючи відомі статистичні характеристики каналу. Розроблені методи дозволяють підвищити точність оцінювання частотної характеристики каналу і зменшити ймовірність виникнення помилки під час прийому переданої інформації. В першому розділі показана актуальність задачі оцінювання частотної характеристики каналу, спотворення якої обумовлені багатопроменевим розповсюдженням сигналів і ефектом Допплера. Розглянуто принципи формування OFDM символів і їх структуру. Виконано огляд схем розміщення пілотних сигналів у структурі OFDM символів та особливостей їх застосування. Розглянуто методи оцінювання частотної характеристики каналу на підносійних з пілотними сигналами та методи інтерполяції значень частотної характеристики на підносійні з даними. Проведено порівняльний аналіз розглянутих методів на модельному прикладі шляхом статистичного моделювання. Результати моделювання показали, що актуальною являється задача розробки методів оцінювання параметрів багатопроменевих каналів з великим часом затримки та значним впливом ефекту Доплера. Виконано постановку задачі дослідження. В другому розділі розроблено двоетапний метод оцінювання частотної характеристики каналу по поточному прийнятому OFDM символу. На першому етапі значення частотної характеристики фільтруються на пілотних підносійних та екстраполюються на інформаційні підносійні за допомогою алгоритму калманівської фільтрації у прямому і зворотньому напрямках по відношенню до вектора спостережень. На другому етапі виконується обєднання параметрів апостеріорних розподілів на кожній підносійній. Розроблено двоетапний метод оцінювання частотної характеристики каналу з використанням оцінок із попередніх прийнятих OFDM символів. На першому етапі значення частотної характеристики фільтруються на пілотних підносійних та екстраполюються на інформаційні підносійні за допомогою алгоритму калманівської фільтрації у прямому, зворотньому та в часовому напрямках. На другому етапі виконується обєднання параметрів апостеріорних розподілів на кожній підносійній. За допомогою статистичного моделювання проведено порівняльний аналіз розроблених методів з відомими. В третьому розділі розроблено двоетапний метод сумісного оцінювання інформаційних символів і частотної характеристики каналу по поточному прийнятому OFDM символу. На першому етапі виконується рекурентний розрахунок параметрів апостеріорних розподілів значеннь частотної характеристики та апостеріорних ймовірностей інформаційних символів в прямому і зворотньому напрямках по відношенню до вектора спостережень. На другому етапі виконується обєднання параметрів апостеріорних розподілів та уточнення апостеріорних ймовірностей на кожній підносійній. Розроблено двоетапний метод сумісного оцінювання інформаційних символів і частотної характеристики каналу з використанням оцінок із попередніх прийнятих OFDM символів. На першому етапі виконується рекурентний розрахунок параметрів апостеріорних розподілів значеннь частотної характеристики та апостеріорних ймовірностей інформаційних символів в прямому, зворотньому та в часовому напрямках на кожній підносійній. На другому етапі виконується обєднання параметрів апостеріорних розподілів та уточнення апостеріорних ймовірностей на кожній підносійній. За допомогою статистичного моделювання проведено порівняльний аналіз розроблених методів з відомими. В четвертому розділі виконано аналіз ймовірнісних характеристик систем зв’язку з використанням розроблених методів. Також проведено розрахунок обчислювальних затрат для реалізації розроблених методів та порівняно з обчислювальними затратами для реалізації відомих. На основі результатів моделювань і виконаних розрахунків зроблено висновки про ефективність розроблених методів і можливість їх застосування на практиці.