Аналіз зменшення пропускної здатності при наявності та відсутності кореляції в каналах зв’язку з мімо

Вікторія Вовченко

Кафедра основ радіотехніки, Харківський національний університет радіоелектроніки, УКРАЇНА, м.Харків, пр.-т Леніна, 14, E-mail: 4ybaba@mail.ru

Як наслідок перевідбить і завмирань у каналі зв’язку виникає кореляція, що впливає на пропускну здатність каналу зв’язку з МІМО.

Ключові слова – кореляція, канал зв’язку, пропускна здатність, завмирання, багатопроміневість.

I.Вступ

Сучасні вимоги до обсягів і потоків інформації, що передається вимагають підвищення швидкості пере­дачі даних. У зв'язку із зростанням популярності різних мобільних систем зв'язку, все більше уваги набуває розвиток бездротових телекомунікацій. Вели­кі надії у вирішенні завдань підвищення пропускної здатності та достовірності передаваємої інформації останнім часом покладають на розвиток технології систем зв'язку з множинним входом і множинним виходом (MIMO - Multiple Input Multiple Output). МІМО - це технологія бездротової передачі даних, суть якої полягає в тому, що єдиний потік даних розбивається на підпотоки, які передаються по незалежним каналам одночасно.

II. Результати моделювання

У більшості випадків середовище передачі є випад­кові радіолінії при відсутності прямої видимості, в умовах міста. Радіохвилі приходять в точку прийому в результаті багаторазового відбиття від будівель або інших об'єктів, причому розповсюдження радіохвиль може мати нестаціонарний характер, що пов'язано з переміщенням або абонентських станцій, або інших рухомих об'єктів, (наприклад, людей, автомобілів і т.д.) щодо центральної станції. В результаті такого багаторазового відбиття радіохвиль від різних об'єктів створюється складна інтерференційна картина. В умовах, коли між цетральною і абонентською стан­цією існує більше однієї траси поширення радіохвиль, таке розповсюдження називається багатопроменевим. Електромагнітні хвилі приходять в точку прийому в результаті багатопроменевого розповсюдження, що викликає флуктуації амплітуди, фази, тимчасової затримки, кута прибуття сигналу і як наслідок - його завмирання. Саме нестаціонарна поведінка каналу внаслідок завмирань є головною проблемою бездро­тових телекомунікацій в плані забезпечення необхід­ної пропускної спроможності і дальності передачі.

Як наслідок перевідбить і завмирань у каналі зв’язку виникає кореляція, це коли на приймач приходить декілька копій одного і того ж сигналу. Внаслідок кореляції знижається пропускна здатність каналу, саме ці втрати були розглянуті в данній роботі. Було чисельно промодельовано на скільки потенційно зменшується пропускна здатність канала зв’язку при різноманітній конфігурації антенних еле­ментів антенної системи на передавальной та приймальной станції при порівнянні каналів з завмираннями та без.

Формула для розрахунку пропускної здатності кана­лу зв’язку з МІМО, коли кореляція в каналі відсутня [1]:

(1)

Для розрахунків пропускної здатності каналу зв’яз­ку з МІМО, коли присутня кореляція в каналі ми користалися формулою [1]:

(2)

Таким чином в ході моделювання були отримані такі залалежності:

Рис. 1 – Втрата пропускної здатності при кореляції в каналі зв’язку, коли на передавачі та приймачі використовується антенні решітки з конфігурацією 2×2

Як бачимо з рисунків 1 та 2 пропускна здатність в каналі зв’язку з МІМО в порівнянні з випадком каналу зв'язку MIMO, коли кореляція в каналі зв’язку присутня і коли вона отсутня відмінності в пропускній здатності, зростає в міру збільшення співвідношення сигнал-шум. Так для конфігу­рації MIMO системи 2×2 при співвідношенні сигнал-шум

10 дБ відмінність в пропускній здатності дорівнює 0,7 дБ, а при співвідношенні сигнал-шум в 20 дБ - близько 1,2 дБ. (рис. 1).

Рис. 2 – Втрата пропускної здатності при кореляції в каналі зв’язку, коли на передавачі та приймачі використовується антенні решітки з конфігурацією 3×3

Аналогічні залежності спостерігаються для конфігурації антенной решітки на передатчику та приймачи 3×3 (рис. 2). Так при розмірі антенної системи 3×3 і співвідношенні сигнал-шум 10 дБ відмінність пропускної здатності дорівнює 1 дБ, при співвідношенні сигнал-шум 20 дБ - 2 дБ.