Модуляция, кодирование и моделирование в телекоммуникационных системах

Практическая реализация

Как было сказано выше, на практике будет реализован канал Downlink системы мобильной связи стандарта LTE. Структура данного канала представлена на рисунке 5.107 [21].

Рис. 5.108. Канал Downlink LTE Simulink MATLAB 2015b

442

Рассмотрим более подробно данный канал.

Рис. 5.109. Разделение исходного потока бит на параллельные потоки

Кодирование помехоустойчивым кодом, в процессе которого значительно увеличивается число символов в отдельных потоках. В данной схеме используется код CRC.

Каждый отдельный параллельный поток кодируется данным кодом с заданным полиномом.

Рис. 5.110. Кодирование помехоустойчивым кодом

Рис. 5.111. Параметры CRC кодера

443

Манипуляция выбранным в данный конкретный момент способом модуляции. В

канале Downlink используются методы манипуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM. Далее перемножение полученной последовательности каждого потока на свою поднесущую и БПФ

(так называемая OFDM – модуляция). Где в результате получаем один сложный сигнал.

Рис. 5.112. Манипуляция выбранным в данный конкретный момент способом модуляции

Структура этого блока имеет следующий вид:

Рис. 5.113. Квадратурная манипуляция и получение OFDM символов

Передача в эфир. Для этого используется технология MIMO 2х2 или 4х4

приемных/передающих антенн. Где один общий поток (сигнал) разделяется на 2 потока (2х2

антенна) или 4 потока (4х4 антенна).

444

Рис. 5.114. Передача в эфир

Рис. 5.115. Характеристики блока БГШ (AWGN)

Далее подпотоки MIMO объединяются в один поток, который приходит на мобильную станцию под воздействием помех.

Далее мобильная станция производит обратные преобразования, реализованные выше, а

именно, получаем паралельные потоки. Потом производится обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ). Затем производится демодуляция.

Рис. 5.116. Паралельные потоки-ОБПФ-демодуляция

Схема, входящая в данный блок:

Рис. 5.117. Паралельные потоки-ОДПФ-демодуляция

445

Далее производится декодирование по соответствующему алгоритму CRC:

Рис. 5.118. Декодирование CRC

Рис. 5.119. Характеристики декодера CRC

После декодирования производится преобразование параллельных потоков в один исходный поток:

446

Рис. 5.120. Получение исходного потока Данная схема позволяет формировать характеристики передачи данных по этому

каналу, а именно это ширина спектра, количество антенн в MIMO, вид модуляции,

отношение сигнал/шум:

Рис. 5.121. Характеристики канала

Врезультате работы схемы можно получить некоторые зависимости:

1.Спектр передаваемого и принятого сигнала.

2.Диаграмму созвездий передаваемого и принятого сигнала (для каждой из антенн MIMO).

3.Итерации декодера в зависимости от времени и кодовых слов для каждого параллельного потока.

Также можно построить зависимость битовой вероятности ошибки при заданном отношении сигнал/шум каждого параллельного потока отдельно, меняя значения отношения сигнал/шум.

447

Рис. 5.122. Информация о битовой вероятности ошибки параллельных потоков

Вкачестве примера зададим следующие характеристики передачи данных:

Ширина спектра - 10 МГц.

Количество антенн MIMO – 4х4.

Модуляция – QPSK.

Отношение сигнал/шум – 1 дБ.

Рис. 5.123. Характеристики передачи данных В результате получим следующие зависимости:

Рис. 5.124. Спектр входного (желтым) и выходного (синим) сигналов

448

Рис. 5.125. Диаграмма созвездий переданного сигнала для каждой из антенн MIMO

Рис. 5.126. Диаграмма созвездий принятого сигнала для каждой из антенн MIMO

449

На основании полученных значений, построим зависимость.

Рис. 5.127. Зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для первого потока

Рис. 5.128. Зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для второго потока

Вкачестве еще одного примера зададим следующие характеристики передачи данных:

Ширина спектра - 10 МГц.

Количество антенн MIMO – 2х2.

Модуляция – QPSK.

Отношение сигнал/шум – 1 дБ.

450

Рис. 5.129. Характеристики передачи данных В результате получим следующие зависимости:

Рис. 5.130. Спектр входного (желтым) и выходного (синим) сигналов

Рис. 5.131. Диаграмма созвездий переданного сигнала для каждой из антенн MIMO