Ebook: Теоретические основы обработки сигналов в системах мобильной радиосвязи

Электронное методическое пособие. — Н.Новгород: НГУ им. Н.И. Лобачевского, 2007. — 107с.Учебная дисциплина: «Теория электрической связи».
Специальность «090106 Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Направление: «010400 Информационные технологии».Настоящее учебное пособие содержит достаточно подробные сведения из теории обработки сигналов в беспроводных системах связи.
Первая глава посвящена изучению статистических свойств пространственного канала, играющего важную роль в построении систем беспроводной связи. Дается фактор ослабления сигнала в свободном пространстве и приводится вывод формулы Введенского, учитывающей влияние плоской земной поверхности. Затем описывается статистическая модель Окумары-Хаты (Okumara-Hata), рекомендованная соответствующими стандартами для оценки уровня сигнала в городских условиях. Изучение свойств замираний сигналов начинается с крупномасштабных (медленных) замираний, которые обусловлены крупными наземными объектами (зданиями, холмами, лесами и т.д.), расположенными между передатчиком и приемником. Затем рассматриваются мелкомасштабные (быстрые) замирания сигналов, которые происходят из-за наличия вокруг антенны пользователя более мелких отражателей. Последовательно анализируются такие характеристики пространственного канала как: импульсная характеристика (ИХ) и передаточная функция в частотной области; временная, частотная и угловая дисперсии в канале; пространственные корреляционные свойства флуктуаций сигналов. Большое внимание уделяется обсуждению физической природы релеевских и райсовских замираний сигналов, которые являются наиболее характерными для систем мобильной связи. Для демодуляции и детектирования принятых сигналов необходимо оценить ИХ пространственного канала. Для этой цели передаются обучающие последовательности сигналов. Проблема оценивания ИХ разделяется на две отдельные задачи: нахождение значений ИХ при заданной длине обучающей последовательности и определение длины ИХ. В пособии изучаются основные методы решения этих проблем. Основные характеристики системы связи, такие как вероятность битовой ошибки и спектральная эффективность (шенноновская пропускная способность) рассматриваются во второй главе для пространственных каналов с различными статистическими свойствами. Анализируются методы оптимального приема сигналов на фоне гауссова шума приемного устройства, основные критерии, используемые для принятия решений о переданных символах. Изучается вероятность ошибки в гауссовом шумовом канале для сигналов фазовой и квадратурной амплитудной модуляций. Затем анализируется влияние релеевских и райсовских замираний сигналов на вероятность ошибки передачи информации. Проводится сравнение спектральной эффективности гауссова и релеевского каналов. В последние годы широкое применение получают OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) системы связи. Последняя, третья глава, посвящена вопросам формирования, передаче и приема OFDM-сигналов, а также вопросам оценки передаточной функции пространственного канала. Оценка выполняется на полотных поднесущих, а затем используется интерполяция полученных результатов на поднесущие, используемые для передачи данных. В пособии рассматривается линейный интерполяционный алгоритм.