بهبود عملکرد سیستم های تقسیم فرکانسی چندگانه متعامد با تکنیک سنکرون سازی زمانی مبتنی بر همبستگی متقاطع

یکی از اختلالات اصلی در هر گیرنده مخابراتی افست زمانی است که به دلیل همزمان سازی اولیه نادرست و پروفایل تاخیر توان در کانال ایجاد می شود. در گیرنده OFDM ، سیگنال قبل از اینکه به حوزه فرکانس دمدوله شود ابتدا از یک فرآیند سنکرون سازی زمانی عبور میکند. در صورت وجود افست زمانی، تعامد بین کریرها به هم می خورد و باعث ایجاد تداخل در میان کریر ها و تداخل بین سمبلی می شود که به نوبه خود عملکرد سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد . سنکرونیزاسیون زمانی عبارت است از فرآیند تخمین ابتدای سمبل دریافتی جهت تعیین محل شروع پنجره FFT چرا که برای جلوگیری از تداخل بین سمبلی لازم است که پنجره FFT تنها شامل نمونه های یک سمبل OFDM باشد. روش های مختلفی که تاکنون در زمینه رفع مشکل سنکرون سازی زمانی در سیستم های OFDM و لذا بهبود عملکرد این سیستم ها ارائه شده اند ( مانند روش اشمیت، روش وانگ و ...)، برای کانال AWGN عملکرد مناسبی ندارد. نقطه ضعف بزرگتری که برای این روشها در مقالات بیان شده است پیاده سازی مشکل این روش ها می باشد که کاربرد آنها را عملا بسیار سخت کرده است. در کاربردهای پردازش سیگنال، تابع خود همبستگی برای آنالیز کردن توابعی مانند سیگنال های حوزه زمان مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع، تابع خود همبستگی میزان شباهت یا انطباق یک سیگنال را با نسخه شیفت زمانی شده خود، نشان می دهد. در تابع همبستگی متقاطع بر خلاف تابع خود همبستگی، میزان انطباق یا شباهت یک سیگنال با سیگنالی دیگر سنجیده می شود. در این روش بجای اینکه سیگنال با خودش همبسته شود، با سیگنال ذخیره شده ای که برای گیرنده شناخته شده است، همبسته می گردد. در واقع، همبستگی متقاطع روشی است که در آن، یک preamble ذخیره شده در گیرنده با جریان داده ای که دریافت شده است، همبسته می شود. حال نکته بسیار حائز اهمیت و کلیدی در اینجا این است که نمونه های preamble ذخیره شده در گیرنده هیچگاه بوسیله نویز تحت تاثیر قرار نمیگیرد و این امر، مزیت اصلی همبستگی متقاطع نسبت به خود همبستگی است و این مساله باعث می شود که اثر نویز در روابط ریاضی نمود کمتری داشته باشد و نتایج بهتر و خطای کمتری در زمینه تشخیص ابتدای فریم ها حاصل گردد. در این مقاله یک الگوریتم جدید مبتنی بر استفاده از همبستگی متقاطع بجایخود همبستگی پیشنهاد می گردد. عملکرد الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم های زمانبندی دیگر، تحت مدلهای کانال مختلف مانند کانال ایده آل و AWGN مقایسه میشود. نتایج شبیه سازی با استفاده از این الگوریتم نشان داد که شاخص زمانبندی، یک لوب اصلی دارد و هیچ لوب جانبی دیگری ندارد. ویژگی های عملکردی این روش بشرح ذیل می باشند: بیشترین افت در روش های دیگر برای محیط های داخلی اتفاق می افتد که الگوریتم پیشنهادی در اینگونه محیط ها عملکرد خوبی داشت. مشاهده شد که کانال AWGN بر روی شاخص زمانبندی، خیلی تاثیر نمی گذارد. ضمنا تاخیرهای زیاد هم بر روی زمانبندی موثر نیستند. در نتیجه استفاده از چنین روشی باعث بهبود عملکرد سنکرونسازی زمانی سیستم های OFDM و همچنین کاهش خطای آشکارسازی سیستم می شود.

Keywords:

افست زمانی , سنکرونیزاسیون زمانی , خود همبستگی , همبستگی متقاطع