BC/NW 2010, №1 (16): 3.2

ВЛИЯНИЕ МАТРИЦЫ КАНАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ НА ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ MIMO СИСТЕМЫ

ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Некрытых П.В., Паршин Ю.Н.

РГРТУ,г. Рязань

Принцип MIMO (Multiple Input – Multiple Output) в настоящее время используется в беспроводных системах передачи данных – стандарт IEEE-802.16e, IEEE-802.11n [1]. Качество системы передачи информации в значительной степени определяется состоянием канала передачи. В связи с этим, актуальным является исследование влияния канальных коэффициентов на пропускную способность системы передачи информации.

Для построения телекоммуникационной системы MIMO используются несколько разнесенных передающих и приемных антенн. При этом используется пространственное разнесение как на прием, так и на передачу. Распространение сигнала характеризуется многолучевостью, возникающей как за счет наличия местных отражателей, так и за счет пространственного разнесения приемных и передающих антенн. Состояние канала передачи задается канальными коэффициентами, которые образуют матрицу размерностью , элементы которой описывают флюктуации амплитуд и фазовые сдвиги сигнала в зависимости от номера передающей и приемной антенн.

Анализ производился статистическими методами в программной среде Matlab с использованием алгоритмов когерентной обработки сигналов [2,3]. В качестве рассматриваемой ситуации выбрана наиболее общая – неравное количество приемных и передающих антенн рассматривался канал передачи как с обратной связью CLTD, так и без обратной связи OLTD. При отсутствии обратной связи матрица канальных коэффициентов известна лишь на приемной стороне, поэтому мощность сигналов равномерно распределена по передающим антеннам. При наличии обратной связи распределение мощности задается методом «водозаполнения». Передаваемое сообщение является случайной двоичной последовательностью, а для передачи используется BPSK сигнал. Во входной сигнал каждой из приемных антенн добавлялся аддитивный белый нормальный шум. В результате образуется двоичный симметричный канал без памяти. Рассмотрены следующие модели матрицы : 1) элементы матрицы являются комплексными, некоррелированными гауссовскими величинами; 2) элементы матрицы являются комплексными, коррелированными гауссовскими величинами; 3) элементы матрицы не случайные и определяются координатами приемных и передающих антенн. Последняя модель описывает распространение радиоволн прямым лучом и при наличии нескольких передающих и приемных антенн создает искусственную многолучевость.

Получены зависимости вероятности ошибки приема и пропускной способности системы передачи информации от отношения сигнал-шум при различных матрицах и числе передающих и приемных антенн. Установлено, что наилучшая пропускная способность как дискретного, так и непрерывного канала получаются при случайной канальной матрице. При наличии искусственной многолучевости в сравнении с ее отсутствием пропускная способность возрастает.

Результаты анализа показывают перспективность разработки и использования технологии MIMO в условиях как естественной, так и искусственной многолучевости, что особенно актуально в городских условиях, а также при построении систем связи воздушного базирования.

Литература

1. Telatar I.E. Capacity of multi-antenna Gaussian channels //European Transactions on Telecommunications, vol. 10, pp. 585-594. Nov-Dec 1999.

2. Бернард Скляр Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. – 2 изд.. – М.: «Вильямс», 2007.

3. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ./Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 2000.