Тема: Моделирование приемопередающих устройств телекоммуникационных систем, использующих технологию MIMO

Беспроводная связь является одной из самых быстро развивающихся технологий в наше время. Потребность в высокоскоростных соединениях, обеспечивающих высокий показатель уровня шума и отказоустойчивости, возрастает с каждым годом. Этому способствуют такие услуги, как голосовая связь через Интернет (VoIP), видеоконференции и другие. На момент появления этих услуг не существовало беспроводных технологий, отвечающих этим требованиям, а существующие не обеспечивали абонентам высокое качество обслуживания на границе зоны покрытия, так как доступная скорость передачи данных быстро снижается с удалением абонента от базовой станции. В то же время и снижается качество связи, что в конечном итоге приводит к невозможности предоставления услуг в режиме реального времени с высоким качеством на всей территории покрытия сети. Действительно, тема беспроводной связи представляет собой много проблем для разработчиков, которые возникают в результате требований к природе физической среды и сложности в разработке базовой сети.
Популярной технической проблемой в беспроводной связи является наличие многолучевых индустриальных замираний, а именно случайных флуктуаций коэффициента усиления канала, возникающих вследствие рассеяния передаваемых сигналов от промежуточных объектов между передатчиком и приёмником. Поэтому многолучевое распространение сигнала обычно рассматривается как нарушение беспроводной связи. Эффективным способом решения проблемы многолучевого распространения есть использование адаптивных антенных массивов с несколькими антенными элементами. Системы связи, использующие такие антенны, называются множественными входами и выходами (MultipleInputMultipleOutput - MIMO). С момента появления нескольких ключевых идей в этой области в середине 1990-х годов, системы MIMO были одним из самых активных направлений исследований и разработок в широкой области беспроводной связи. В этой области был проделан огромный объем работы, что привело к появлению большого числа непосредственных приложений и будущих возможностей. Системы MIMO значительно повышают пропускную способность сети за счёт пространственного разделения каналов, а также обеспечивают энергетический выигрыш за счет использования пространственно-временных кодов. С увеличением количества передающих и принимающих антенн полоса пропускания системы MIMO увеличивается почти пропорционально росту количества антенн, увеличение каналов связи можно использовать для того чтобы создать множество параллельных связей для передачи, и таким образом улучшить надежность системы.
В многолучевых каналах, разнообразие антенн является практичным, эффективным средствами, и поэтому широко используется для уменьшения эффекта затухания из-за многолучевого распространения сигнала. Классическим подходом является использование нескольких антенн на приеме, их комбинация или выбор и переключение для улучшения качества принимаемого сигнала. Наиболее важной проблемой при использовании приемных антенн является стоимость, размер и мощность удаленных устройств. Использование нескольких антенн и сложных радиоканалов делает удаленные устройства более крупными и дорогостоящими. В результате, технология разнесенного приема в большинстве случаев используется в базовых станциях для улучшения качества приема. Базовая станция часто обслуживает сотни и тысячи удаленных устройств. Таким образом, добавление оборудования к базовой станции более экономично, чем к удаленным устройствам. По этой причине схемы разнесения передач представляют большой интерес. Например, одна антенна и одна схема передачи при добавлении к базовой станции могут улучшить прием всех удаленных устройств в зоне покрытия. Альтернативой является добавление антенн ко всем удаленным устройствам. Первое решение, безусловно, более экономично.

Купить

Таким образом, системы MIMO значительно повышают пропускную способность сети за счёт пространственного разделения каналов. С увеличением количества передающих и принимающих антенн полоса пропускания системы MIMO увеличивается почти пропорционально росту количества антенн, увеличение каналов связи можно использовать для того чтобы создать множество параллельных связей для передачи, и таким образом улучшить надежность системы.
В Выпускной квалификационной работе было проведено исследование технологии MIMO, а так же была разработана модель прёмо-передающего устройства телекоммуникационных систем с SISO- и MIMO-каналом. На основе разработанных моделей были получены кривые зависимости BER от Е b/N 0 для систем SIMO и MIMO.Проведено сравнение SISO и MIMO систем связи с общими релеевскими замираниями. Результаты показали, что наилучшими свойствами помехоустойчивости обладает канал с MIMO, так как возможность "корректного" воссоздания передаваемого сигнала увеличивается, поскольку идентичные данные передаются одновременно всеми антенными массивами, использующими как временное, так и пространственное кодирование. Также, для менее помехозащищённого типа модуляции 64-QAM, допустимым уровнем ошибочно принятых бит при ОСШ равным 20 дБ является BER = 10-6 , а для более низких типов модуляции значение ОСШ является хуже.
Так же можно увидеть, что MIMO технология была широко применена практически ко всем типам беспроводных систем передачи данных. Однако возможность использования технологии в полной мере до конца не изучено. На сегодняшний день популярна система разнесенной передачей с конфигурацией 64х64. Все это позволит увеличить скорость передачи данных, емкость сети, повысить помехоустойчивость, а так же спектральную эффективность систем телекоммуникационных технологий.

Купить