Сообщение

Главная

Экспериментальная реализация алгоритмов синхронизации OFDM с использованием системы программного радио (SDR)

orcid Калачиков Александр Александрович, orcid Попович Иван Артемьевич, orcid Пушница Владимир Алексеевич

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики,
Новосибирск, 630102, Российская Федерация

DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-1-23-39

EDN TOKWFI

 Полный текст

XML JATS


Аннотация

Постановка задачи. Программное радио позволяет гибко реализовывать алгоритмы обработки сигналов в радиосвязи. Прием сигналов возможен только при наличии синхронизации во временно́й и частотной областях, учитывающих свойства сигналов. При разработке систем связи требуется выбрать алгоритмы, позволяющие эффективно решить задачу синхронизации. Выбор алгоритма выполняется с использованием моделирования и тестовой реализации. В работе представлен прототип системы связи с ортогональным частотным мультиплексированием, реализованный на платформе Adalm Pluto с использованием библиотеки libiio. Цель исследования ‒ анализ и программная реализация алгоритмов символьной и частотной синхронизации при приеме сигналов с ортогональным частотным мультиплексированием. Для этого применена преамбула на основе последовательности Задова ‒ Чу. Оценка частотного смещения выполнена двумя методами: с использованием циклического префикса символов и с применением преамбулы Задова ‒ Чу. Новизна. Разработанные алгоритмы реализованы в виде программ, без применения специализированных библиотек готовых модулей и протестированы на аппаратной платформе Adalm Pluto. Практическая значимость состоит в экспериментальном подтверждении работоспособности предложенных решений, что позволяет использовать их в системах программного радио при реализации каналов связи различных автономных систем.


Ключевые слова
программное радио, временна́я синхронизация приема сигналов, частотная синхронизация приема сигналов.

Библиографическая ссылка на статью

Калачиков А. А., Попович И. А., Пушница В. А. Экспериментальная реализация алгоритмов синхронизации OFDM с использованием системы программного радио (SDR) // Информационные технологии и телекоммуникации. 2025. Т. 13. № 1. С. 23‒39. DOI: 10.31854/2307-1303-2025-13-1-23-39. EDN: TOKWFI


Reference for citation

Kalachikov A., Popovich I., Pushnitsa V. Experimental Implementation of OFDM Synchronization Algorithms Using Software Radio System (SDR) // Telecom IT. 2025. Vol. 13. Iss. 1. PP. 23‒39 (in Russian). DOI: 10.31854/2307-1303-2025-13-1-23-39. EDN: TOKWFI
Литература

1. Ahmadi S. LTE-Advanced: A Practical Systems Approach to Understanding the 3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. Oxford: Elsevier Science, 2014.

2. Tuninato R., Riviello D. G., Garello R., Melis B., Fantini R. A Comprehensive Study on the Synchronization Procedure in 5G NR with 3GPP-Compliant Link-Level Simulator // EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking. 2023. Iss. 1. P. 111. DOI: 10.1186/s13638-023-02317-5. EDN: VSWKBI

3. Smaini L. RF Analog Impairments Modeling for Communication Systems Simulation: Application to OFDM-Based Transceivers. John Wiley & Sons, 2012. DOI: 10.1002/9781118438046

4. Collins T., Getz R., Wyglinski A. Software-Defined Radio for Engineers. Artech Housee, 2018. 378 p.

5. Cho Y. S., Kim J., Yang W. Y., Kang Ch. G. MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB. John Wiley & Sons, 2010.

6. Morelli M., Kuo C.-C. J., Pun M.-O. Synchronization Techniques for Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA): A Tutorial Review // Proceedings of the IEEE. 2007. Vol. 95. Iss. 7. PP. 1394–1427. DOI: 10.1109/JPROC.2007. 897979

7. Minn H., Bhargava V. K., Letaief K. B. A Robust Timing and Frequency Synchronization for OFDM Systems // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2003. Vol. 2. Iss. 4. PP. 822–839. DOI: 10.1109/TWC.2003.814346

8. Shi K., Serpedin E. Coarse Frame and Carrier Synchronization of OFDM Systems: A New Metric and Comparison // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2004. Vol. 3. Iss. 4. PP. 1271–1284. DOI: 10.1109/TWC.2004.828282

9. Yagli K., Aldirmaz Colak S. Preamble-Based Symbol Timing Algorithms in OFDM Systems // The European Journal of Research and Development. 2022. Vol. 2. Iss. 2. PP. 445–458. DOI: 10.56038/ejrnd.v2i2.91

10. Wang M. M., Agrawal A., Khandekar A., Aedudodla S. Preamble Design, System Acquisition, and Determination in Modern OFDMA Cellular Communications: An Overview // IEEE Communications Magazine. 2011. Vol. 49. Iss. 7. PP. 164–175. DOI: 10.1109/MCOM.2011.5936170

11. Morelli M., Moretti M. Carrier Frequency Offset Estimation for OFDM Direct Conversion Receivers // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2012. Vol. 11. Iss. 7. PP. 2670–2679. DOI: 10.1109/TWC.2012.051512.120057

12. Golnari A., Shabany M., Nezamalhosseini A., Gulak G. Design and Implementation of Time and Frequency Synchronization in LTE // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2015. Vol. 23. Iss. 12. PP. 2970–2982. DOI: 10.1109/TVLSI.2014.2387861

 

cc-by Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License.

cc0  Метаданные статьи распространяются по лицензии CC0 1.0 Universal

 
 
войти

Авторизация