Регистрация / Вход
Прислать материал

исследование влияния погрешности оценки матрицы канальных коэффициентов на пропускную способность канала

Сведения об участнике
ФИО
Кудряшова Анна Алексеевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
исследование влияния погрешности оценки матрицы канальных коэффициентов на пропускную способность канала
Резюме
Проведено исследование влияния погрешности оценки матрицы канальных коэффициентов на пропускную способность MIMO канала связи. Установлена зависимость оптимального соотношения между временем, затрачиваемым на измерение матрицы канальных коэффициентов, и временем передачи информации.
Ключевые слова
MIMO, канал связи, пропускная способность, матрица канальных коэффициентов
Цели и задачи
Целью данной работы является исследование влияния погрешности оценки матрицы канальных коэффициентов на пропускную способность на примере канала связи с плоской частотной характеристикой, а также установление оптимального значения длительности времени измерения матрицы канальных коэффициентов и периода повторения измерений.
Введение

В современном мире постоянно возрастают требования к характеристикам беспроводных сетей связи, постоянно требуется повышать скорость передачи данных, устанавливать более надежные соединения, устойчивые к различного рода помехам. Пытаясь решить данные задачи, инженеры сталкиваются в основном с двумя проблемами. Первая проблема ‑ замирания сигнала, она  связана с переотражением волн на пути своего следования от всевозможных препятствий. Вторая проблема ‑ межканальная интерференция, которая возникает из-за искажения сигнала в соте под влиянием сигналов соседних сот, использующих такой же частотный диапазон. Для устранения этих проблем целесообразно использовать технологию Multiple Input Multiple Output (MIMO).

Методы и материалы

Сигнал проходит от каждой передающей антенны к каждой приемной антенне через неоднородную рассеивающую среду, которая описывается через коэффициенты передачи канала, формирующие канальную матрицу Н.

Значения элементов канальной матрицы быстро изменяются во времени и зависят от частоты. Особенно это проявляется в условиях, когда передатчик быстро движется относительно приемника. Для постоянной оценки канальной матрицы применяется связанная с пилот-символами модуляция (PSAM - Pilot Symbol Assisted Modulation). При передаче полезной информации, заранее известные на приемной стороне тестирующие пилот-символы периодически вставляются между информационными символами.

В данной работе использовалась обобщенная формула Шеннона для пропускной способности КС на многомерный случай, которая выведена Эмре Телатаром.

Исследовано влияние ошибок матрицы канальных коэффициентов на пропускную способность, формула пропускной способности получена Слюсаром В.И., Масеновым Н.А. и Фещенко С.В., где учитываются – безразмерная величина, равная доли общего времени, затраченной на измерения, количество передающих антенн, отношение сигнал-шум, среднее значение коэффициента передачи мощности собственного пространственного канала, коэффициент, характеризующий уменьшение влияния шума за счет эффекта накопления при измерении.

Описание и обсуждение результатов

Было проведено математическое моделирование в пакете MATLAB. Получен ряд зависимостей пропускной способности от времени измерения канальной матрицы при различных значениях отношения сигнал-шум, коэффициента, характеризующего уменьшение влияния шума за счет эффекта накопления при измерении, и при различном количестве передающих и приемных антенн.

Получена зависимость пропускной способности от времени измерения для разных значений ОСШ при Nr = 2, Nt = 2, Δ = 0.5. При уменьшении отношения сигнал-шум оптимальное время измерений матрицы канальных коэффициентов уменьшается, но и пропускная способность канала падает.

Получена зависимость пропускной способности от времени измерения для разного количества приемных антенн при неизменном количестве передающих антенн при SNR = 30, Δ = 0.01. При увеличении передающих и приемных антенн увеличивается пропускная способность канала, но при этом в реальных системах увеличиваются шумы, из-за которых падает пропускная способность и увеличивается время измерения матрицы канальных коэффициентов.

Получена зависимость пропускной способности от времени измерения для разного количества передающих и приемных антенн при SNR = 30, Δ = 0.01. 

Получена зависимость пропускной способности от времени измерения для разных значений Δ при Nr = 2, Nt = 2, SNR = 30. Чем меньше влияние шума, тем меньшее время нужно затратить на измерение матрицы канальных коэффициентов и тем выше пропускная способность канала.

Используемые источники
1. Бакулин М.Г., Варукина Л.А., Крейнделин В.Б. Технология MIMO. Принципы и алгоритмы. – М.: Горячая линия - Телеком, 2014. – 244 с.
2. Коляденко Ю.Ю., Коляденко А.В. Модель радиоканала для MIMO-систем // Проблемы телекоммуникаций. - 2012. - №2(7) – с. 91-109.
3. Слюсар В.И., Масенов Н.А., Фещенко С.В. Оценка влияния времени измерения характеристик радиоканала MIMO на его пропускную способность // Международная научно-техническая конференция ИСТ-2010 (ИАИ-2008), Киев, 14-17 мая 2008 г. К.:Просвiта, 2008. — с. 502-511.
4. Telatar I. E. Capacity of multi-antenna Gaussian channels // Eur. Trans. Tel. – 1999. – Vol. 10, N. 6. – P. 585–595.
Information about the project
Surname Name
Kudryashova Anna
Project title
investigation of influence of channel coefficients matrix estimation error on channel capacity
Summary of the project
The influence of channel coefficients matrix estimation error on MIMO communication channel capacity is investigated. The dependence of the optimal parity between time spent on measurement matrix of channel coefficients and information transmission time is shown.
Keywords
MIMO, communication channel, channel capacity, channel coefficient matrix