2.2. Этапы синхронизации.
Как видно из функциональной схемы, представленной на рис. 10, для применения прямого дискретного преобразования Фурье на приемной стороне осуществляется временная дискретизация OFDM-символов. Поэтому во временной и частотной областях OFDM–символы представлены дискретными отсчетами; благодаря технической сложности выполнения быстрого преобразования Фурье больших размерностей, количество отсчетов на символ совпадает с количеством поднесущих, и синхронизация разбивается на следующие этапы:
-
Грубая временная синхронизация и корректировка смещения по времени (с точностью до дискретного отсчета OFDM–символа).
-
Точная синхронизация и корректировка смещения по частоте.
-
Применение БПФ для извлечения поднесущих.
-
Грубая синхронизация и корректировка смещения по частоте.
-
Точная временная синхронизация и корректировка смещения по времени.
Этапы 1 и 2 реализуются путем обработки OFDM-сигнала во временной области. Для реализации этапов 4 и 5 необходимо получение дискретных отсчетов поднесущих при помощи дискретного преобразования Фурье.
В данной статье подробно рассмотрим четвёртый и пятый этапы применительно к стандарту наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T. Особое внимание для рассмотрения заслуживают вопросы оценки параметров синхронизации – частотной расстройки и времени запаздывания. В этом стандарте предусмотрен OFDM-символ с 2048 (2К) или 8192 (8К) поднесущими с фиксированной символьной скоростью. В режиме 8К символьная скорость в четыре раза меньше, следовательно, плотность расположения поднесущих в четыре раза выше. Защитный интервал между символами содержит точную копию части одного из них.
Один из наиболее эффективных алгоритмов для оценки смещения по частоте в частотной области базируется на распознавании постоянных пилотов – гармонических сигналов, параметры которых известны и не изменяются от символа к символу. Как показали исследования, его точность достаточна для большинства практических приложений. Метод оценки смещения по времени основан на измерении фазового рассогласования между соседними переменными пилотами, т.е. сигналами, частота и фаза которых зависит только от номера передаваемого символа и позиции пилота в его спектре.
2.3. Искажения сигнала, возникающие при передаче и приеме.
В работе [15] сигнал на нулевой частоте на входе схемы синхронизации представлен в виде:
(17),
где
- информационная составляющая сигнала,
передаваемая на нулевой частоте;
-
задержка передаваемого сигнала,
-
начальная фаза. В качестве шума
используется аддитивная составляющая
.
Сдвиг сигнала по частоте возникает
вследствие разности промежуточных
частот приёмника
и передатчика
,
т.е.
,
где
- сдвиг частоты на целое количество
гармоник,
- расстояние между поднесущими в спектре
сигнала, а
- сдвиг сигнала по частоте на значение,
которое не превосходит
,
Ранее уже отмечалось, что в работе рассматриваются шаги, которые обеспечивают грубую частотную и точную временную синхронизации. Это предполагает применение предварительно грубой временной и точной частотной синхронизаций. Тогда формула (17) может быть записана в виде
(18),
где
- запаздывание на целое количество
отсчётов входного сигнала, т.е.
- целое число, а
- запаздывание на время, меньшее 1 отсчёта,
т.е.
.
Тогда после предварительной синхронизации
(на входе FFT)
сигнал принимает вид
(19).
Затем полученный сигнал подвергается прямому преобразованию Фурье, и только потом начинается работа второй схемы синхронизации.