Модели многоантенных систем связи и метод помехоустойчивого пространственного кодирования

• Автор: Гофман, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ КАНАЛОВ МНОГОАНТЕННЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ.

1.1. Общая характеристика и классификация моделей каналов БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ.

1.2. Анализ математических моделей дискретных каналов одноантеньх систем связи

1.3. Анализ математических моделей дискретных каналов многоантенных систем связи

1.3.1. Модель канала с медленными рэлеевскими замираниями

1.3.2. Модель канала с быстрыми рэлеевскими замираниями

1.3.3. Модель канала с блоковыми рэлеевскими замираниями.

1.4. Выводы ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО СЛОЕНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО БЛОКОВОГО КОДИРОВАНИЯ.
2.1. Анализ способов повышения помехоустойчивости на основе различных видов разнесения
2.1.1. Временное разнесение в канале с времсниоселсктивными замираниями
2.1.2. Частотное разнесение в канале с частотноселективными замираниями
2.1.3. Пространственное разнесение в канале беспроводной связи.
2.2. Разработка помехоустойчивого блокового кода для одноантенных систем связи, основанного на разнесении и матрицах вращения.
2.2.1. Комплексная матрица вращения
2.2.2. Кодирование помехоустойчивым блоковым кодом.
2.3. Анализ структуры кодовых слов пространственных кодов,
ПОЛУЧАЕМЫХ С ПОМОЩЬЮ ПОРОЖДАЮЩИХ МАТРИЦ, БАЗИРУЮЩИЙСЯ НА ПОЗИЦИОННЫХ МАТРИЦАХ
2.3.1. Разработка позиционной матрицы пространственного кодового слова
2.3.2. Анализ пространственновременного блокового кодового слова
2.3.3. Анализ пространственночастотновременного блокового кодового слова
2.3.4. Разработка порождающей матрицы пространственного блокового кода.
2.4. Разработка метода слоеного пространственного кодирования,
ОСНОВАННОГО НА РАЗНЕСЕНИИ, ПОЗИЦИОНИРУЮЩИХ ФУНКЦИЯХ И МАТРИЦАХ ВРАЩЕНИЙ
2.4.1. Матрица слоевых пар и схема расположения элементов слоев в матричной форме слоеного кодового слова
2.4.2. Метод синтеза кодовых слов слоеных пространственных блоковых кодов
2.4.3. Построение позиционирующих функций.
2.5. Выводы по главе.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ДЕКОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ МНОГОАНТЕННЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ.
3.1. Анализ стратегий поиска ближайшей точки рештки и алгоритма
СФЕРИЧЕСКОГО ДЕКОДИРОВАНИЯ.
3.1.1. Поиск в соответствии со стратегией Каннана.
3.1.2. Поиск в соответствии со стратегией Поста.
3.1.3. Поиск в соответствии со стратегией ШнораЭйхнера.
3.1.4. Алгоритм сферического декодирования
3.2. Разработка алгоритма декодирования кодов, основанных на ПОРОЖДАЮЩИХ МАТРИЦАХ
3.3. Разработка алгоритма декодирования помехоустойчивого блокового кода.
3.4. Разработка алгоритма декодирования слоеных пространственных блоковых кодов.
3.5. Выводы ПО ГЛАВЕ.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ МНОГОАНТЕННЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
4.1. Разработка комплексной программируемой модели многоантенной системы связи
4.2. Моделирование передачи кодовых слов помехоустойчивых слоеных блоковых кодов через канал многоантеиной системы связи.
4.2.1. Результаты моделирования не кодированной передачи через канал многоантенной системе связи с быстрыми рэлеевскими замираниями
4.2.2. Результаты моделирования передачи слоеных пространственновременных блоковых кодов.
4.2.3. Результаты моделирования передачи слоеных пространствсниочастотиовременных блоковых кодов
4.3. Моделирование передачи кодовых слов помехоустойчивых блоковых кодов через канал одноантенной системы связи.
4.3.1. Результаты моделирования передачи, кодированной комплексными матрицами вращения, через канал одноантенной системы связи.
4.3.2. Результаты моделирования передачи, кодированной вещественной матрицей вращения, через канал одноантенной системы связи
4.4. Рекомендации по повышению помехоустойчивости многоантетшых и одноантенных систем связи.
4.5. Выводы ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В первой главе подробно описаны современные представления о том, что происходит с переданным радиосигналом, прежде чем он достигает примника. Кратко описаны виды замираний и математическая модель многолучевого распространения сигнала. Потом указаны ключевые параметры, с помощью которых характеризуют замирания в канале связи и классифицируют сами каналы связи. Выполнен анализ моделей стохастических дискретных каналов одноантенных и многоантенных систем связи, представлены верхние границы попарных вероятностей ошибки декодирования по минимуму расстояния и описаны критерии и рекомендации для проектирования помехоустойчивых пространственных кодов, ориентированных на каналы с рэлеевскими замираниями. Во второй главе разработаны позиционные пары, позиционные тройки и позиционная матрица пространственного кодового слова. Описаны виды пространственных блоковых кодовых слов. Разработаны порождающая матрица пространственного кода и матрица для выборки. Разработан слоеные пространственные блоковые коды. Указана матрица слоевых пар и схема расположения элементов слоев в матричной форме слоеного кодового слова. Разработаны позиционирующие функции и метод синтеза кодовых слов слоеных пространственных блоковых кодов. В третьей главе описано уравнение, которое требуется решать примнику для определения переданного сигнала. Анализируются стратегии поиска решения задачи декодирования по минимуму расстояния, для частного случая когда матрица состояний канала это верхняя треугольная матрица, с положительными элементами на главной диагонали. Анализируется алгоритм сферического декодирования, находящий оптимальное решение задачи декодирования по минимуму евклидова расстояния. Разрабатывается алгоритм декодирования представленных во второй главе слоеных пространственных блоковых кодов. В четвртой главе разрабатывается комплексная модель многоантенной системы связи выполняется моделирование передачи кодовых слов, разработанных слоеных пространственных кодов. Выполняется оценка помехоустойчивости многоантенных систем связи, использующих слоеные пространственные коды. На основе результатов моделирования даются рекомендации по повышению помехоустойчивости беспроводной связи. Глава 1. Анализ моделей каналов многоантенных систем связи Электромагнитные волны, распространяясь в свободном пространстве, теряют мощность с увеличением расстояния до передатчика. Так, радиоволна, переданная с определенной мощностью из одной точки, принимается на расстоянии с мощностью пропорциональной , где показатель степени зависит от контура поверхности землии от среды город или сельская местность внутри помещений или вне помещений. Для обычных беспроводных линий связи п изменяется от 2 до 4, а на стадионах, в крупных зданиях и в других помещениях показатель степени принимает значения между 4 и 6. Причина таких потерь в том, что даже если сигнал, распространяясь, не встречает препятствий, то вс равно радиус передаваемой сферической волны растет с ростом расстояния до передатчика, а так как передаваемая энергия ограничена, то принимаемая энергия в любой точке сферы уменьшается как квадрат расстояния. Кроме того, уменьшение мощности также зависит от длины волны, коэффициента передачи передающей антенны, свойств среды, в которой распространяется сигнал, и коэффициента прима принимающей антенны. Если на линии между передатчиком и примником есть преграды, то будут ли передаваемые сигналы проходить сквозь них, зависит от рабочей несущей частоты. Низкочастотной передаче легче пройти сквозь преграду. А чем частота выше, тем сильнее передаваемые сигналы похожи на свет с точки зрения своих характеристик распространения. Изза этого даже маленькие преграды, такие как стена или дерево могут блокировать беспроводную передачу, также как они блокируют свет эффект затемнения сигнала. Когда размеры преград намного больше чем длина волны передаваемого сигнала, появляется эффект отражения сигнала. Так как преграды поглощают часть падающей на них энергии, то отраженные сигналы имеют меньшую мощность, по сравнению с мощностью сигнала, являющегося их прообразом.