DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 08.08.2011

Материалы

загрузка...

Полигауссовы методы и устройства многопользовательского разрешения сигналов в мобильных инфокоммуникационных системах

Файзуллин Рашид Робертович, 08.08.2011

 

. (13)

Соответственно, при квазидетерминированном представлении элементарных импульсов полезных сигналов и флуктуирующих импульсных помех, МС-ПГ модель трансформируется в марково-смешанную полирайсову модель. Используя методику рекуррентного вычисления плотностей, вычисляют условные плотности вероятности реализации шума и m – импульсов ХИП на k-й временной позиции МЭС:

- базисные решающие функции опорного сигнала, полученные путем перемножения участка передаваемого кода и сигнатуры в пределах формирования k-го бита, соответствующие комбинациям наложения 1, 2, …, (m-1) импульсов помехи:

Учитывая процедуру «вложенности» плотностей (14), частные отношения правдоподобия для произвольного случая наложения случайного числа r полезных сигналов в комплексе импульсных помех и шумов определяют общую структуру МС-ПГ алгоритма и имеют вид:

Структурная схема адаптивного мультипроцессорного устройства разрешения сигналов, реализующая синтезированный алгоритм представлена на рис.5. Устройство сочетает свойства многоканальности, внутреннего параллелизма и рекуррентности и, независимо от вида распределений сигналов и помех, содержит конечный набор типовых линейных и нелинейных операций, характерных для вычисления райсовских отношений правдоподобия.

Используемая методика позволяет синтезировать унифицированные оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы обработки сигналов на фоне помех с произвольно задаваемыми распределениями, а получаемые структуры мультипроцессорных устройств разрешения удобны для практической реализации адаптивных процедур обработки, когда числовые характеристики мешающих сигналов динамически оцениваются в процессе работы и используются для перестройки решающей схемы приемника сигналов.

Рис. 5. Структурная схема устройства, реализующего МС-ПГ алгоритм разрешения квазидетерминированных сигналов и помех.

В четвертой главе на основе полигауссовых адаптивных процедур обработки группового сигнала с параллельным отсечением помех множественного доступа (MAI) разработаны итерационные полигауссовы алгоритмы и устройства многопользовательского разрешения сигналов, обеспечивающие повышение помехоустойчивости и емкости CDMA-систем с негауссовскими каналами.

В общем случае, в рамках многолучевой модели канала CDMA-системы, принимаемый на входе базовой станции групповой сигнал имеет вид:

, (17)

. Гауссовский шум моделирует также помехи от соседних сот.

где К - длина протокольного блока данных, транспортируемого в радиоинтерфейсе. Дискретная модель группового сигнала может быть представлена в виде:

- матрица комплексных амплитуд сигналов пользователей, S - матрица пользовательских сигнатурных векторов, взятых для каждого символа. Решение об оценке компонент вектора принимаемых информационных символах пользователей выносится на основе минимума метрики:

, (19)

. Вектор первоначальных статистик, вычисляемых в m-х каналах корреляционного приемника, определяется как:

, (20)

. Соответственно, для произвольного k-го битового интервала промежуточная статистика определяется в виде:

, (21)

где второе слагаемое отражает вклад интерферирующих пользовательских сигналов (MAI) в выходной отклик m-го канала приемника.

соответствует минимальной норме и максимизирует функцию правдоподобия выборки:

, (22)

матрица, определяемая взаимными корреляциями сигналов пользователей и их комплексными амплитудами. Принятию решений о символах предшествуют оценки интенсивностей и других неинформативных параметров пользовательских сигналов, вычисляемые блоком оценки состояния канала связи с заданной точностью. Корректный учет помех неортогональности требует вычисления частной корреляции между «интересующим» и всеми интерферирующими пользователями на каждой итерации отсечения MAI.

Для повышения эффективности работы CDMA-систем в негауссовских каналах разработан квазиоптимальный адаптивный алгоритм многопользовательского разрешения МЭС, основанный на комбинированных решениях параллельного отсечения MAI с инкапсулированными процедурами полигауссовой адаптивной обработки МЭС и поканальной демодуляции-декодирования на каждой итерации. На рис. 6 представлена структурная схема итеративного PIC-приемника, скомплексированного с распределенной полигауссовой обработкой группового сигнала, реализующейся в массиве полигауссовых блоков отсечения внутриканальных помех (ПГ БОП).

Рис. 6. Многостадийный PIC-приемник с распределенной полигауссовой обработкой

группового сигнала

Данный подход позволяет получать оригинальные алгоритмические и структурные решения мультипроцессорных устройств с полиномиальной вычислительной сложностью. Массив ПГБОП обеспечивает параллельно-конвейерную итеративную обработку группового сигнала, формирование битовых оценок активных пользователей на основе векторов статистик, вычисляемых параллельно во всех каналах. Функциональная схема полигауссового блока отсечения помех (ПГ БОП), представленная на рис. 7.

Рис.7. Функциональная схема блока отсечения помех (БРМС - блок повторного расширения спектра и регулировки мощности, БУВК- блок установки весового коэффициента взаимной помехи).

В процессе работы PIC- приемника на каждой стадии отсечения MAI в каждом канале рекуррентно формируется множество новых оценок статистик в виде:

, (23)

-го каскада:

. (24)

Процесс продолжается до тех пор, пока все переданные информационные последовательности не будут корректно демодулированы. В результате вычитания оценок MAI по каждому из каналов на (i+1)-й стадии образуются уточненные значения «очищенного» группового сигнала:

. (25)

Таким образом, принцип работы алгоритма состоит в итеративном формировании на приемной стороне самостоятельных независимых оценок MAI с учетом оценок параметров внутриканальной помехи для каждого пользователя с тем, чтобы вычесть все или некоторые из них из принятого группового сигнала.

На этой основе разработана модифицированная схема многокаскадного полигауссового Poly-PIC приемника, основой которого служит однородный многокаскадный массив оптимизированных блоков отсечения помех (БОП), представленный на рис.8.

Рис. 8. Структурная схема организации массива блоков отсечения помех многокаскадного

Poly-PIC приемника с полигауссовой обработкой МЭС

На рис. 9 представлена структурная схема модифицированного Poly-PIC приемника, который в отличие от предыдущего решения содержит общий многоканальный приемник, формирующий первоначальные статистики и общий блок полигауссовой обработки группового сигнала. При этом в процессе процедуры демодуляции в каждом канале производится последовательное декодирование битового потока m-го пользователя с последующим кодированием и ремодулированием опорного сигнала этого пользователя декодированной информацией. В процессе обработки группового и пилот-сигнала приемник получает оценки канальных коэффициентов, оценку дисперсии шума, при необходимости, фаз несущих для всех пользователей.

Рис.9. Структурная схема полигауссового Poly-PIC приемника

активных пользователей на каждом k-м шаге приема многоэлементного сигнала. Поликорреляционные решающие статистики в виде векторов полигауссовых отношений правдоподобия и апостериорных вероятностей, реализующихся в процессе приема элементов сигнала и гауссовских компонент помехи, параллельно вычисляются по всем значащим статистическим гипотезам.