Основы проектирования защищенных телекоммуникационных систем

261

Рис. 3.117. Получение исходного потока Данная схема позволяет формировать характеристики передачи данных по этому

каналу, а именно это ширина спектра, количество антенн в MIMO, вид модуляции,

отношение сигнал/шум:

Рис. 3.118. Характеристики канала

Врезультате работы схемы можно получить некоторые зависимости:

1.Спектр передаваемого и принятого сигнала.

2.Диаграмму созвездий передаваемого и принятого сигнала (для каждой из антенн MIMO).

3.Итерации декодера в зависимости от времени и кодовых слов для каждого параллельного потока.

Также можно построить зависимость битовой вероятности ошибки при заданном отношении сигнал/шум каждого параллельного потока отдельно, меняя значения отношения сигнал/шум.

262

Рис. 3.119. Информация о битовой вероятности ошибки параллельных потоков

Вкачестве примера зададим следующие характеристики передачи данных:

Ширина спектра - 10 МГц.

Количество антенн MIMO – 4х4.

Модуляция – QPSK.

Отношение сигнал/шум – 1 дБ.

Рис. 3.120. Характеристики передачи данных В результате получим следующие зависимости:

Рис. 3.121. Спектр входного (желтым) и выходного (синим) сигналов

263

Рис. 3.122. Диаграмма созвездий переданного сигнала для каждой из антенн MIMO

Рис. 3.123. Диаграмма созвездий принятого сигнала для каждой из антенн MIMO

264

На основании полученных значений, построим зависимость.

Рис. 3.124. Зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для первого потока

Рис. 3.125. Зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для второго потока

Вкачестве еще одного примера зададим следующие характеристики передачи данных:

Ширина спектра - 10 МГц.

Количество антенн MIMO – 2х2.

Модуляция – QPSK.

Отношение сигнал/шум – 1 дБ.

265

Рис. 3.126. Характеристики передачи данных В результате получим следующие зависимости:

Рис. 3.127. Спектр входного (желтым) и выходного (синим) сигналов

Рис. 3.128. Диаграмма созвездий переданного сигнала для каждой из антенн MIMO

266

Рис. 3.129. Диаграмма созвездий принятого сигнала для каждой из антенн MIMO

Изменим отношение сигнал/шум – -15, -10, -5, 1, 5, 10, 15, 20, 25 и 30 дБ и построим зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для десяти точек для обоих параллельных потоков

На основании полученных значений, построим зависимость.

Рис. 3.130. Зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для первого потока

Рис. 3.131. Зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум для второго потока

267

Методика и проведение исследования канала Downlink

Запустить Matlab 15 от имени администратора (обязательно).

В результате запуска на экране монитора появится следующее окно:

Рис. 3.132. Диалоговое окно Matlab 15

1.В командной строке программы прописать: cd ../ (при пропуске данного пункта могут возникнуть проблемы при компиляции).

2.В командной строке программы прописать LTEDownlinkExample, в результате откроется окно со схемой в программе, которое имеет следующий вид:

268

Рис. 3.133. Схема канала Downlink

3.Задать следующие характеристики передачи данных:

Модуляция – QAM-16.

Количество антенн MIMO 2x2.

Ширина спектра – 10 МГц.

4.Изменять отношение сигнал/шум – -15, -10, -5, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30 дБ (SNR)

ина каждом его значении фиксировать в отчете выходные зависимости, а именно спектр переданного и принятого сигналов, диаграммы созвездий на каждой из антенн

MIMO для переданного и принятого сигналов, итерации декодера в зависимости от времени и кодовых слов первого потока и второго потока. Так же на каждом шаге фиксировать значение битовой вероятности ошибки (BER) обоих параллельных потоков. И после окончания исследования построить зависимости BER от SNR обоих параллельных потоков.

269

5. Содержание отчета

Титульный лист.

Цель работы.

Теория канала Downlink.

Исследуемая схема канала Downlink.

Результаты работы по пунктам 6 и 7.

Заключение.

Врезультате выполнения в разделе были выполнены следующие мероприятия:

1. Проведен теоритический анализ стандарта мобильной связи стандарта LTE. Проведен анализ сравнения данного стандарта с уже устаревающими стандартами на данный момент –

UMTS (3G) и GSM (2G). Также было проведено аналитическое исследование физических каналов стандарта – Downlink (от БС к МС) и Uplink (от МС к БС), а также логические и транспортные каналы. Приведены обобщенные схемы формирования данных каналов.

2.Путем проведения компьютерной симуляции, была проверена достоверность теоритического исследования. В программе Matlab 15 были собрана схема канала Downlink.

3.С помощью компьютерной симуляции были получены различного рода зависимости при передаче информации по каналу. Самая важная из них это зависимость битовой вероятности ошибки от отношения сигнал/шум. В результате получились следующие значения:

Таблица 3.17. Зависимость BER от SNR при MIMO 4x4

270

4.Анализируя полученные значения таблицы 3, можно сделать следующий вывод, что при увеличении отношения сигнал/шум, битовая вероятность ошибки стремится к нулю быстрее в MIMO 4x4, нежели в MIMO 2х2. Таким образом, использование большего числа приемо-передающих антенн, дает меньшие ошибки.

5.Была написана методика исследования канала Downlink.

6.Также я познакомился с различным программным обеспечением, для построения различного вида схем.