MIMO: различия между версиями
[непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
Нет описания правки |
Alesso (обсуждение | вклад) м шаблон, оформление |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{викифицировать}} |
|||
== Суть технологии == |
== Суть технологии == |
||
'''MIMO''' ( |
'''MIMO''' ({{lang-en|Multiple Input Multiple Output}}) — технология передачи данных, согласно которой исходящий поток данных разделяется в демультиплексоре на N потоков для обработки и передачи по отдельным передающим трактам. На приемной стороне имеется M приемных трактов данные с которых проходят через мультиплексор и обрабатывается по специальным алгоритмам, позволяющим снизить число ошибок приема данных, вызванных искажениями в канале передачи и пространственной корреляцией сигналов. |
||
== Математическое обоснование == |
== Математическое обоснование == |
||
Предположения и допущения: |
Предположения и допущения: |
||
Имеем N передающих элементов и M приемных. |
Имеем N передающих элементов и M приемных. <br /> |
||
Свойства канала от m-ного элемента к n-ному описываются коэффициентом передачи канала <math>h_{nm}</math>. Данные коэффициенты образуют матрицу <math>\mathbf H</math> размера NxM. <br /> |
Свойства канала от m-ного элемента к n-ному описываются коэффициентом передачи канала <math>h_{nm}</math>. Данные коэффициенты образуют матрицу <math>\mathbf H</math> размера NxM. <br /> |
||
Коэффициенты матрицы <math>h_{nm}</math> не являются постоянными, но зависят от случайных амплитуды и фазы, сдвиги которых обусловлены наличием |
Коэффициенты матрицы <math>h_{nm}</math> не являются постоянными, но зависят от случайных амплитуды и фазы, сдвиги которых обусловлены наличием многолучевого распространения сигнала.<br /> |
||
Преобразования сигналов на передающем и приемном концах выполняется специальной диаграммообразующей схемой (ДОС).<br /> |
Преобразования сигналов на передающем и приемном концах выполняется специальной диаграммообразующей схемой (ДОС).<br /> |
||
<math> \mathbf S</math> |
<math> \mathbf S</math> — матрица передаваемых сигналов;<br /> |
||
<math> \mathbf Z</math> |
<math> \mathbf Z</math> — матрица собственных шумов приемных элементов антенны;<br /> |
||
<math> \mathbf X</math> |
<math> \mathbf X</math> — матрица принятого сообщения. <br /> |
||
Сигнал на приемной стороне записывается следующим образом: <math> \mathbf X = \mathbf H \cdot\ \mathbf S + \mathbf Z</math> |
Сигнал на приемной стороне записывается следующим образом: <math> \mathbf X = \mathbf H \cdot\ \mathbf S + \mathbf Z</math> |
||
<br /> |
<br /> |
||
== |
== Задача обработки сигнала MIMO на приемной стороне == |
||
Существует два основных вида алгоритмов обработки сигналов на приемной стороне: <br /> |
Существует два основных вида алгоритмов обработки сигналов на приемной стороне: <br /> |
||
* алгоритмы, основанные на методе максимального правдоподобия ML |
* алгоритмы, основанные на методе [[Метод_максимального_правдоподобия|максимального правдоподобия (ML, {{lang-en2|Maximum Likelihood}})]]; <br /> |
||
* алгоритмы, основанные на методе минимальных среднеквадратичных отклонений (МСКО); <br /> |
* алгоритмы, основанные на методе минимальных среднеквадратичных отклонений (МСКО); <br /> |
||
* алгоритмы, основанные на методе форсирования нуля (обнуления, zero forcing, ZF)<br /> |
* алгоритмы, основанные на методе форсирования нуля (обнуления, zero forcing, ZF)<br /> |
||
Строка 34: | Строка 35: | ||
Метод форсирования нуля предполагает декодирование по формуле: |
Метод форсирования нуля предполагает декодирование по формуле: |
||
<math>\widehat \bold \Theta = ( \bold H \bold H^{-1} ) \cdot \bold H^'\bold Y</math> |
<math>\widehat \bold \Theta = ( \bold H \bold H^{-1} ) \cdot \bold H^'\bold Y</math> |
||
Метод максимального правдоподобия основан на поиске минимального расстояния от принятого символа до одного из возможных значений сигнального созвездия. Поиск «слепым» перебором наиболее труден, поскольку число операций здесь пропорционально, где K |
Метод максимального правдоподобия основан на поиске минимального расстояния от принятого символа до одного из возможных значений сигнального созвездия. Поиск «слепым» перебором наиболее труден, поскольку число операций здесь пропорционально, где K — кратность манипуляции. |
||
Для снижения вычислительной сложности этой задачи декодирование разделяется на 2 этапа: |
Для снижения вычислительной сложности этой задачи декодирование разделяется на 2 этапа: |
||
Строка 45: | Строка 46: | ||
==== Блочные методы пространственно-временного кодирования. ==== |
==== Блочные методы пространственно-временного кодирования. ==== |
||
Упрощенно принцип блочного кодирования заключается в разбиении потока данных на блоки и ретрансляции блока в различные временные интервалы. Таким образом соблюдается принцип неоднократной посылки данных и улучшается помехоустойчивость схемы MIMO как таковой. Однако энергетического выигрыша кодирования по помехоустойчивости (ЭВК) блочные коды не дают. |
Упрощенно принцип блочного кодирования заключается в разбиении потока данных на блоки и ретрансляции блока в различные временные интервалы. Таким образом соблюдается принцип неоднократной посылки данных и улучшается помехоустойчивость схемы MIMO как таковой. Однако энергетического выигрыша кодирования по помехоустойчивости (ЭВК) блочные коды не дают. |
||
Наиболее простой и распространенной схемой является т. |
Наиболее простой и распространенной схемой является т. н. Схема Аламоути, согласно которой данные в кодере распределяются в соответствии с матрицей: |
||
<math> \bold H = \begin{pmatrix} |
<math> \bold H = \begin{pmatrix} |
||
x_1 & x_2 \\ |
x_1 & x_2 \\ |
||
Строка 55: | Строка 56: | ||
== Список литературы == |
== Список литературы == |
||
* Сперанский В.С., Евдокимов И.Л., Моделирование сигналов OFDM-MIMO систем беспроводной передачи данных 802.16, Труды Московского технического университета связи и информатики, М:МТУСИ, 2007 |
* Сперанский В. С., Евдокимов И. Л., Моделирование сигналов OFDM-MIMO систем беспроводной передачи данных 802.16, Труды Московского технического университета связи и информатики, М:МТУСИ, 2007 |
||
* Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б., Шлома А.М. |
* Бакулин М. Г., Крейнделин В. Б., Шлома А. М. Новые технологии в системах мобильной радиосвязи. М:Инсвязьиздат. 2005 |
||
[[Категория:Телекоммуникации]] |
[[Категория:Телекоммуникации]] |
Версия от 15:06, 28 марта 2008
Эту статью необходимо исправить в соответствии с правилом Википедии об оформлении статей. |
Суть технологии
MIMO (англ. Multiple Input Multiple Output) — технология передачи данных, согласно которой исходящий поток данных разделяется в демультиплексоре на N потоков для обработки и передачи по отдельным передающим трактам. На приемной стороне имеется M приемных трактов данные с которых проходят через мультиплексор и обрабатывается по специальным алгоритмам, позволяющим снизить число ошибок приема данных, вызванных искажениями в канале передачи и пространственной корреляцией сигналов.
Математическое обоснование
Предположения и допущения:
Имеем N передающих элементов и M приемных.
Свойства канала от m-ного элемента к n-ному описываются коэффициентом передачи канала . Данные коэффициенты образуют матрицу размера NxM.
Коэффициенты матрицы не являются постоянными, но зависят от случайных амплитуды и фазы, сдвиги которых обусловлены наличием многолучевого распространения сигнала.
Преобразования сигналов на передающем и приемном концах выполняется специальной диаграммообразующей схемой (ДОС).
— матрица передаваемых сигналов;
— матрица собственных шумов приемных элементов антенны;
— матрица принятого сообщения.
Сигнал на приемной стороне записывается следующим образом:
Задача обработки сигнала MIMO на приемной стороне
Существует два основных вида алгоритмов обработки сигналов на приемной стороне:
- алгоритмы, основанные на методе максимального правдоподобия (ML, Maximum Likelihood);
- алгоритмы, основанные на методе минимальных среднеквадратичных отклонений (МСКО);
- алгоритмы, основанные на методе форсирования нуля (обнуления, zero forcing, ZF)
Также существует разделение на ортогональные и неортогональные методы кодирования/декодирования.
Основной задачей любого метода является поиск решений из числа всех возможных по наименьшему евклидову расстояния между переданным символом и одним из возможных решений.
Метод МСКО предполагает декодирование принятого сигнала по формуле: Метод форсирования нуля предполагает декодирование по формуле: Метод максимального правдоподобия основан на поиске минимального расстояния от принятого символа до одного из возможных значений сигнального созвездия. Поиск «слепым» перебором наиболее труден, поскольку число операций здесь пропорционально, где K — кратность манипуляции.
Для снижения вычислительной сложности этой задачи декодирование разделяется на 2 этапа:
- «мягкое» декодирование, то есть приведение принятого символа к одному из регшений. при том, что .
- «жесткое декодирование», то есть определение окончательного решения путем нахождения наименьшег дискретногоо расстояния Хэмминга между «мягким» и «жестким» решениями.
Ортогональные системы пространственно-временного кодирования
Блочные методы пространственно-временного кодирования.
Упрощенно принцип блочного кодирования заключается в разбиении потока данных на блоки и ретрансляции блока в различные временные интервалы. Таким образом соблюдается принцип неоднократной посылки данных и улучшается помехоустойчивость схемы MIMO как таковой. Однако энергетического выигрыша кодирования по помехоустойчивости (ЭВК) блочные коды не дают. Наиболее простой и распространенной схемой является т. н. Схема Аламоути, согласно которой данные в кодере распределяются в соответствии с матрицей:
Декодирование происходит по схеме максимального правдоподобия.
Список литературы
- Сперанский В. С., Евдокимов И. Л., Моделирование сигналов OFDM-MIMO систем беспроводной передачи данных 802.16, Труды Московского технического университета связи и информатики, М:МТУСИ, 2007
- Бакулин М. Г., Крейнделин В. Б., Шлома А. М. Новые технологии в системах мобильной радиосвязи. М:Инсвязьиздат. 2005