Сложности обработки синфазных и квадратурных сигналов в системах OFDM и метод упрощения декодирования и обнаружения ошибок

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021120037

Ключові слова:

модуляция с несколькими несущими, I/Q сигналы, сигналы с синфазной и квадратурной составляющими, PSK модуляция, модуляция за счет фазовой манипуляции, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, битовая ошибка, стандарты IEEE 802.11, OFDM

Анотація

Схемы модуляции, используемые в радиочастотных протоколах обмена данными стандарта IEEE 802.11, основаны на двух несущих, сдвинутых на 90°, которые называют синфазным (I) и квадратурным (Q) сигналами. Эти два сигнала формируются для символов данных и затем модулируются при использовании высокой частоты на двух основных несущих, которые также сдвинуты на 90° между собой. В данной работе представлен критический анализ методов формирования I/Q сигналов. Показаны ошибки фазового и амплитудного дисбаланса, вызванные использованием двух сигналов для декодирования одного элемента данных. Эта схема используется главным образом вместе с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) при использовании обратного быстрого преобразования Фурье IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) на стороне передатчика, и прямого быстрого преобразования Фурье (FFT) на стороне приемника. В этой работе описан альтернативный улучшенный метод, который не требует использования указанных выше IFFT и FFT. В предлагаемом методе осуществляется поочередная демодуляция поднесущих и, в результате, определяются ненадежные поднесущие, которые склонны к появлению ошибок. Подобным же образом можно исправлять ошибки в символах.

Посилання

J. G. Proakis, M. Salehi, Communication Systems Engineering. New Jersey: Prentice Hall, 2002.

M. Moher, S. Haykin, Communication Systems. Wiley, 2009.

Cisco, 802.11 Wireless LAN Fundamentals. Cisco Press, 2003, uri: https://www.oreilly.com/library/view/80211-wireless-lan/1587050773/.

M. A. Hannan, S. M. Abbas, S. A. Samad, A. Hussain, “Modulation techniques for biomedical implanted devices and their challenges,” Sensors, vol. 12, no. 1, pp. 297–319, 2011, doi: https://doi.org/10.3390/s120100297.

S. B. Weinstein, “The history of orthogonal frequency-division multiplexing [History of Communications],” IEEE Commun. Mag., vol. 47, no. 11, pp. 26–35, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2009.5307460.

C. Microcircuits, “CMX973 – RF Quadrature Modulator/Demodulator.” https://www.cmlmicro.com/products/rf-quadrature-modulatordemodulator/.

T. Hwang, C. Yang, G. Wu, S. Li, G. Ye Li, “OFDM and its wireless applications: a survey,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 58, no. 4, pp. 1673–1694, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2008.2004555.

B. Hirosaki, “An orthogonally multiplexed QAM system using the discrete Fourier transform,” IEEE Trans. Commun., vol. 29, no. 7, pp. 982–989, 1981, doi: https://doi.org/10.1109/TCOM.1981.1095093.

Y. Wu, W. Y. Zou, “Orthogonal frequency division multiplexing: a multi-carrier modulation scheme,” IEEE Trans. Consum. Electron., vol. 41, no. 3, pp. 392–399, 1995, doi: https://doi.org/10.1109/30.468055.

Y. Feng, Z. Teng, F. Meng, B. Qian, “An accurate modulation recognition method of QPSK signal,” Math. Probl. Eng., vol. 2015, pp. 1–7, 2015, doi: https://doi.org/10.1155/2015/516081.

R. Keim, “Understanding quadrature phase shift keying (QPSK) modulation,” All about circuits, 2016.

A. Mondragon-Torres, M. Kommi, T. Bhattacharya, “Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) development and teaching platform,” in 2011 ASEE Annual Conference & Exposition Proceedings, 2011, pp. 22.1130.1-22.1130.10, doi: https://doi.org/10.18260/1-2--18656.

A. R. S. Bahai, B. R. Saltzberg, M. Ergen, Multi-Carrier Digital Communications: Theory and Applications of OFDM. New York: Springer, 2004.

H. Steendam, M. Moeneclaey, H. Sari, “The effect of carrier phase jitter on the performance of orthogonal frequency-division multiple-access systems,” IEEE Trans. Commun., vol. 46, no. 4, pp. 456–459, 1998, doi: https://doi.org/10.1109/26.664300.

Y. Li, In-Phase and Quadrature Imbalance. New York, NY: Springer New York, 2014, doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8618-3.

J. J. Wojtiuk, M. Rice, “Quadrature phase error and amplitude imbalance effects on digital demodulator performance,” in Signal Processing in Telecommunications. Information Technology: Transmission, Processing and Storage, London: Springer, 1996, pp. 195–206.

S. Guzelgoz, H. Arslan, “A wireless communications systems laboratory course,” IEEE Trans. Educ., vol. 53, no. 4, pp. 532–541, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TE.2009.2032166.

D. S. Mahesh, H. Chandramouli, S. R. Chitnis, “Adaptive uplink scheduling model for WiMAX network using evolutionary computing model,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 14, no. 3, p. 1345, 2019, doi: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v14.i3.pp1345-1355.

G. G. Kumar, S. K. Sahoo, P. K. Meher, “50 years of FFT algorithms and applications,” Circuits, Syst. Signal Process., vol. 38, no. 12, pp. 5665–5698, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/s00034-019-01136-8.

А. В. Шишкин, “Идентификация радиотелефонных передач в УКВ диапазоне морской радиосвязи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 55, no. 11, pp. 11–20, 2012, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347012110027.

Формирование исходных временных сигналов I и Q с помощью IFFT из векторов данных в нескольких частотных интервалах поднесущих

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-18 — Оновлено 2022-02-18

Як цитувати

Падманбхан, К., Мариселвам, А. К., Судхамахи, К., & Ананси, С. (2022). Сложности обработки синфазных и квадратурных сигналов в системах OFDM и метод упрощения декодирования и обнаружения ошибок. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(12), 762–773. https://doi.org/10.20535/S0021347021120037

Номер

Том 64 № 12 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.