Алгоритмы оценки времени прихода пространственно-кодированных OFDM сигналов в радиосистемах связи

• Автор: Вершинин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Математическая модель сигналов и канала распространения радиоволн

1.1 Математическая модель сигнала OFDM

1.1.1 Параметры сигналов систем беспроводного широкополосного

доступа четвертого поколения

1.2 Математическая модель сигналов МІМО

1.2.1 Пространственное кодирование сигналов в системах МІМО. Код

Аламоути

1.2.2 Пространственное мультиплексирование сигналов МІМО

1.3 Математическая модель канала распространения радиоволн для

систем связи с пространственным кодированием сигналов
1.3.1 Обзор характеристик каналов передачи сигналов в системах связи

1.3.2 Импульсная характеристика широкополосного и узкополосного
каналов SISO
1.3.3 Импульсная характеристика канала передачи системы MISO
1.3.4 Импульсная характеристика канала передачи системы SIMO
1.3.5 Импульсная характеристика канала передачи системы МЗМО
1.4 Постановка задачи
1.5 Выводы
2 Алгоритмы оценки информативных параметров сигнала
2.1 Алгоритм оценки времени прихода сигналов МІМО
2.2 Моделирование оценки времени прихода сигнала от источника
радиоизлучения МІМО
2.3 Влияние ошибки оценки фазы элементов канальной матрицы на
оценку времени прихода сигнала
2.4 Моделирование оценки времени прихода сигнала от источника
радиоизлучения МІМО в многолучевом канале
2.5 Алгоритмы оценки канальной матрицы по пилот-сигналам
2.6 Моделирование методов оценки канальной матрицы
2.7 Влияние расстояния между пилотными поднесущими на точность
оценки канальной матрицы
2.8 Линейные алгоритмы обработки пространственно мультиплексированных сигналов
2.8.1....................................................Алгоритм Zero Forcing
2.8.2 Алгоритм минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE -
Minimum Mean Square Error)
2.9 Нелинейные алгоритмы обработки пространственно мультиплексированных сигналов

2.9.1 Упорядоченное последовательное исключение интерференции
(OSIC - Ordered Successive Interference Cancellation)
2.9.2 Алгоритм максимального правдоподобия (ML - Maximum
Likelihood)
2.10 Моделирование алгоритмов пространственного мультиплексирования
2.11 Алгоритм оценки смещения частоты
2.12 Моделирование алгоритма оценки частотного смещения сигнала
2.13 Выводы
3 Описание экспериментальных исследований
3.1 Структура и формирование сигнала OFDM
3.1.1 Распределение поднесущих с применением нескольких антенн
(MIMO)
3.2 Формирование сигналов MIMO
3.3 Формирование сигналов для оценки сдвига частоты
3.4 Методика эксперимента MIMO 2x2 в лабораторных условиях
3.5 Обработка экспериментальных сигналов MIMO
3.5.1 Экспериментальная оценка смещения частоты
3.5.2 Экспериментальная оценка вероятности битовой ошибки для
пространственного кодирования сигналов
3.5.3 Экспериментальная оценка вероятности битовой ошибки для
пространственного мультиплексирования сигналов
3.5.4 Экспериментальная оценка СКО времени прихода сигналов MIMO..
3.6 Выводы
4 Описание экспериментальных исследований на реальных трассах РРВ
4.1 Цель эксперимента
4.2 Измерения MIMO режима STC и SM
4.3 Описание приемного и передающего оборудования
4.4 Классификация исследуемых трасс
4.5 Методика эксперимента MIMO 2x2 на трассах
4.6 База экспериментальных данных
4.7 Экспериментальная оценка импульсной характеристики канала РРВ
4.8 Экспериментальная оценка времени прихода сигналов MIMO
Заключение
Список литературы
Приложение А

Введение
Развитие систем беспроводной радиосвязи связано с увеличением их пропускной способности при обеспечении высокого качества предоставляемых услуг. Обычно в системах связи использовалась одна передающая и одна приемная антенна, что зачастую ограничивало возможности системы, поскольку в условиях многолучевого распространения при перемещении абонента в пространстве, наблюдаются замирания (в том числе и частотно селективные) уровня сигнала, которые приводят к ухудшению качества связи. Одним из способов увеличения эффективности использования радиочастотного спектра в настоящее время является применение технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output) [1]. В основе технологии MIMO лежит математический аппарат цифровой обработки сигналов, который позволяет учитывать пространственную, временную и поляризационную структуру электромагнитного поля. Особенностью MIMO систем является увеличение скорости передачи информации за счет использования эффекта многолучевого распространения и пространственного разнесения антенн [1, 2]. В классических системах связи многолучевое распространение являлось одной из причин снижения скорости передачи данных.
Современные сотовые системы широкополосного беспроводного доступа, такие как WiMAX и LTE, используют тип сигнала OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [3] и технологию MIMO [4]. В MIMO системах с целью увеличения дальности действия используют пространственно-временное кодирование сигналов [5, 6], а для повышения скорости передачи информации - пространственное мультиплексирование [6].
Другой областью использования технологии MIMO является радиолокация. Одна из основных тенденций развития радиолокационных систем (РЛС) связана с увеличением количества приемных каналов с целью повышения объема и качества радиолокационной информации. В последние годы наметилось новое направление развития многопозиционных многоканальных РЛС с разнесением антенных элементов на величины существенно большие, чем длина волны (так называемые «MIMO РЛС») [7].

Мт, о
=Z2Ладр-я+иМ.
y-l 1.3.4 Импульсная характеристика канала передачи системы SIMO
Канал передачи SIMO (single input multiple output), наоборот, содержит одну передающую антенну (МГх = 1) и несколько приемных антенн (МРк > 1) (рисунок 1.17).
Рисунок 1.17 - Схема канала системы SIMO Представление сигналов и формулы для этого случая подобны сигналам и формулам системы MISO.
Узкополосный канал SIMO. Вектор-строка передачи канала SIMO:
^SIMO ~ 1Л К ' ■' 1
где hk - компонент вектора, коэффициент передачи k-го подканала.
Вектор-столбец R(t) выходного сигнала узкополосного канала системы SIMO в аналоговой форме:
R(0 = hw,5'(0+n(/), где S(t) - входной аналоговый сигнал (на выходе антенны передатчика).
В поэлементной форме при М^ = 3:
'я, (O' 'К Mo
R(0 = m = к S(t) + п2(1)
мо. Л. МО.