Signal processing algorithm for IoT devices using OFDM­modulation

DOI: 10.31673/2412-9070.2019.064246

Abstract

The possibilities of using the simulation model of the OFDM data transmission modem for IoT devices were analyzed. An analysis was made of the development trends of modern materials and research methods for mathematical modeling of advanced broadband wireless access signal processing for IoT devices. Development of the OFDM modem for data transfer is the first stage of hardware implementation of the OFDM system. Using QPSK modulation allows you to achieve the optimal balance of the result in noise immunity of the reception and hardware and computing costs. The VisSim software environment is the most adapted for executing such task for the telecommunications industry. Moreover, the development of the model was carried out with the recognition of the very same software product. Development of an OFDM-modem transmitting data allowing you to model a robot model in minds that are close to real and that allows you to perform robotics without hardware verification. Creating Keruyucho programs, the program is a middleware FlowCode. This program is designed for robots with widely distributed MK companies Atmel (AVR architecture), Microchip (PIC architecture) and MK based on ARM architecture. A description is given of the operation of a modulation algorithm developed in the FlowCode software environment for obtaining in-phase and quadrature components of a QPSK-modeled signal; fast Fourier transform algorithm for output samples and their inverse equivalents. The possibility of using the ATmega128 MK as an IFFT implementation device was calculated. It is determined that there is a large stock of computing operations in the MC, however, when implementing an OFDM modem, it is necessary to perform both a number of standard operations and specific operations related to the preparation of data packets for processing by IFFT and FFT.

Keywords: OFDM modem; IoT devices; data transmission; modulation; algorithm; software environment; simulation model.

References
1. Дубик А. Н., Слюсар В. И., Зинченко А. А. Применение OFDM-систем для повышения надежности телекоммуникационных систем критического применения // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2006. № 6 (18). С. 206–209.
2. Галкин В. А. Цифровая мобильная радиосвязь: учеб. пособие для вузов. Москва: Горячая линия-Телеком, 2007. 432 с.
3. Olfat E., Bengtsson M. Joint channel and clipping level estimation for OFDM in IoT-based networks // IEEE Trans. Signal Process. Sep. 2017. Vol. 65, no. 18. P. 4902–4911.
4. Green IoT: An investigation on energy saving practices for 2020 and Beyond / Arshad R. [et al.] // IEEE Access. Jul. 2017. Vol. 5. P. 15667–15681,
5. Дослідження ефективності роботи телекомунікаційних систем за допомогою інтерактивного програмного забезпечення / Г. О. Гринкевич, А. О. Макаренко, М. О. Гусак, Д. Б. Лелявський // Системи управління, навігації та зв’язку. 2014. Вип. 4 (32). С. 84–87.
6. Розробник програмного забезпечення VisSim
[Електронний ресурс]. URL: http://www.vissim.com/
7. Jeffrey G. A., Arunabha G., Rias M. Fundamentals of WiMAX: Understanding Broadband Wireless Networking. W.: Pearson Education, Inc., 2007. 478 p.
8. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. / пер. с англ. Москва: Изд. дом «Вильяме», 2003. 1104 с.
9. Розробник програмного забезпечення FlowCode [Електронний ресурс]. URL: http://www.matrixmultimedia.com
10. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Изд. 2-е / пер. с англ. Москва: ООО «Бином-Пресс», 2006. 656 с.
11. Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов: под ред. Уолта Кестера / пер. с англ. Москва: Техносфера, 2010. 328 с.
12. Algorithm design for digital processing of signals using telecommunications technology OFDM / A. Makarenko, N. Dovzhenko, G. Grynkevych, V. Zhebka // 2018 IEEE 9th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT) DOI: 10.1109/DESSERT.2018.8409213
13. Гринкевич Г. О. Моделювання та розробка алгоритмів функціонування багатоантенних безпровідних систем передавання // Системи управління, навігації та зв’язку. 2013. Вип. 4 (28). С. 89–93.