Модель модуляции для когнитивного радио

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

В сценарии, где условия канала колеблются динамически, системы на основе схемы фиксированных модуляций не работают правильно, поскольку они не могут учитывать разницу в условиях канала. В такой ситуации система, которая приспосабливается к худшему сценарию, должна быть построена так, чтобы предложить приемлемую скорость битовых ошибок. Для достижения надежной и спектрально эффективной коммуникации используются замирание канала и адаптивная модуляция, которая позволяет адаптировать схему передачи с текущими характеристиками канала. Адаптивная модуляция основных систем изменяет такие параметры передачи, как мощность, скорость передачи данных, кодирование и схемы модуляции, или любую их комбинацию в соответствии с состоянием канала.

Если канал может быть оценен, то передатчик может легко адаптироваться к текущим условиям канала путем изменения схемы модуляции при сохранении постоянной вероятности битовой ошибки (BER). Это, как правило, выполняется посредством оценки канала в приемнике и передачи этой оценки обратно в передатчик. Адаптивная модуляция и высокая спектральная эффективность могут быть достигнуты при заданном BER при хороших условиях канала, в то время как снижение пропускной способности имеет место при пониженных канальных условиях.

Рис. 2.10 - Базовая блок-схема на основе модуляции когнитивной радиосистемы

Основная блок-схема адаптивной модуляции на основе когнитивной системы радио показана на рис.2.10.. Блок-схема обеспечивает подробный вид всей адаптивной системы модуляции со всеми необходимыми путями обратной связи.

Предполагается, что передатчик имеет полное представление о канале и оценке канала в приемнике без ошибок и без времени задержки. Приемник использует когерентные методы обнаружения сигнала: адаптивная модуляция, PSK, M-QAM и М-схемы с разными режимами для разных условий в передатчике. Исходя из предположения, что оценка канала идеально подходит для каждой передачи, режим регулируется для максимальной пропускной способности при среднем BER ограничении, основанном на мгновенной SNR канала. Основываясь на идеальном знании об информации о состоянии канала во все моменты времени, режимы настроены на максимальную скорость передачи данных при среднем BER ограничении.

Поток данных, b(t), модулируется с использованием схемы модуляции, данная вероятность выбора k-режима модуляции от k схем модуляции может быть доступна в передатчике, который является функцией, оцененной ОСШ канала. Здесь h(t) - замирание канала, W (t) - AWGN канала. В приемнике сигнал можно моделировать так:

y(t) = h(t)x(t) + w(t).

Здесь y(t) ‑ принятый сигнал, h(t) ‑ замирание импульсной характеристики канала, w(t) ‑ аддитивный белый Гауссовский шум (AWGN). По оценкам текущая информация канала возвращается к передатчику, чтобы решить следующую схему модуляции. Информация о состоянии канала, , также передается в блок детектирования, чтобы получить обнаруженный поток данных [15].

Фазовая манипуляция m-PSK

При использовании фазовой манипуляции в соответствии с символами передаваемого сообщения изменяется фаза гармонического колебания, поэтому передаваемый сигнал можно записать в следующем виде:

где

;

A – амплитуда сигнала; T_S – длительность реализации; φ _k принимает значения из множества ; φ ₀ – произвольная начальная фаза.

Сигналы с двоичной фазовой манипуляцией (BPSK)

Рассмотрим сигнал b(t) в виде последовательности импульсов цифровой информации, как это показано на рис.2.11.

Рис. 2.11 ‑ Униполярный и биполярный цифровой сигнал

На верхнем графике показан униполярный цифровой сигнал, в котором информационном логическому нулю соответствует b(t) = 0, а на нижнем графике биполярный цифровой сигнал b₀(t), в котором информационном логическому нулю соответствует b₀(t)= ‑ 1.

Подадим биполярный цифровой сигнал в качестве модулирующего сигнала b₀(t) = s_m(t) на фазовый модулятор, как это показано на рис. 2.12 с девиацией фазы равной рад.

Рис. 2.12 - Формирование BPSK сигнала на основе фазового модулятора

Поскольку b₀(t) принимает только значения равные , то синфазная I(t) и квадратурная Q(t) компоненты комплексной огибающей BPSK сигнала равны:

Тогда BPSK сигнал можно записать:

А структурную схему модулятора можно упростить, как это показано на рис.2.13.

Рис. 2.13. Упрощенная структурная схема BPSK модулятора

Рис. 2.14 - Графики, поясняющие BPSK модулятора

Информация передается со скоростью бит/c, длительность одного импульса цифровой информации равна . Исходный модулирующий сигнал умножается на несущее колебание ( на рисунке ) и получаем фазоманипулированный сигнал со скачком фазы на рад. Таким образом, BPSK модуляция – вырожденный тип фазовой манипуляции, который совпадает с балансной амплитудной модуляцией при биполярном цифровом модулирующем сигнале.

Рассмотрим векторную диаграмму BPSK сигнала. Согласно выражению (1) синфазная компонента I(t) комплексной огибающей BPSK сигнала равна , а квадратурная компонента Q(t)=0. При этом принимает значения , тогда векторная диаграмма BPSK сигнала показана на рис. 2.15.

Рис. 2.15 - Векторная диаграмма BPSK сигнала

Вектор комплексной огибающей может принимать одно из двух значений I(t)=1 (при передаче информационного нуля) и I(t)= ‑ 1 при передаче информационной единицы.

Выводы

В данной главе было рассмотрена главная задача в когнитивной сети беспроводного доступа, это задача сканирования спектра. Сканирование спектра позволяет определить свободные полосы частот спектра. Тоже было рассмотрено все виды сканирования спектра, их достоинства и недостатки.

Тоже в этой главе рассмотрели модель канала когнитивной сети беспроводного доступа и факторы, влияющие на распространение радиосигнала, методы адаптивной модуляции и спектральная плотность мощности.

Можно показать, что процесс сканирование спектра должен происходит быстро и эффективно, чтобы не вносило помехи на лицензированные пользователи. На практике самый популярный метод сканирования спектра энергетический метод благодаря легкость его реализации. В когнитивной сети беспроводного доступа используют разные схемы модуляции в зависимости от окружающей среды.

Адаптивная модуляция позволяет адаптировать схему передачи с текущими характеристиками канала. Она изменяет такие параметры как мощность, скорость передачи данных, кодирования и схемы модуляции.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒