Проектирование Multiple Input Multiple Output системы для городского радиоканала
ВВЕДЕНИЕ
Последнее время проявляется тенденция роста интереса к беспроводным системам передачи информации. Поэтому встает вопрос о повышении пропускной способности, не снижающем качества предоставляемых услуг связи. Данную проблему можно решить при помощи технологии Multiple Input Multiple Output (MIMO), то есть антенных систем с «многоканальным входом многоканальным выходом». В данном случае общий поток данных делится на несколько подпотоков, а затем передается в общем канале связи. Тем самым растет скорость передачи данных при неизменной полосе частот. Для обеспечения независимости подпотоков в MIMO-системах используют пространственное и поляризационное разнесение. При этом системы MIMO хорошо работают вне зоны прямой видимости и при наличии хорошо рассеивающей среды, каждый из передаваемых сигналов оказывается «промаркированным» самой средой передачи (межканальной и межсимвольной интерференцией, затуханием, задержкой во времени, и другими искажениями).
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 6
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Технология передачи сообщения в беспроводных системах связи 11
1.1 Беспроводные системы связи 11
1.1.1 Общая конструкция системы связи 12
1.2 Беспроводной канал 15
1.2.1 Шум 16
1.2.2 Замирания 17
1.2.3 Межсимвольная интерференция 18
Выводы к первой главе 19
2 Анализ технических методов построения Multiple Input Multiple Output радиоканала связи.. 20
2.1 Система Multiple Input Multiple Output 21
2.2 Типы систем Multiple Input multiple Output 24
Выводы ко второй главе 28
3 Разработка и описание имитационной модели системы радиоканала беспроводных каналов связи по технологии Multiple Input Multiple Output 29
3.1 Имитационная модель системы Multiple Input Multiple Output 31
Выводы к третьей главе 37
4 Экономическая оценка создания имитационной модели городского радиоканала связи системы Multiple Input Multiple Output 38
4.1 Краткое техническое описание модели и определение ее стоимости 38
4.2 Расходные материалы 39
4.3 Издержки на амортизацию оборудования и оргтехники 41
Выводы к четвертой главе 42
5 Обоснование требований по безопасной эксплуатации радиоканала связи 43
5.1 Факторы опасности 43
5.2 Общие требования 43
5.3 Меры обеспечения безопасности жизнедеятельности 45
Выводы к пятой главе 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 51
Приложение А Перечень сопроводительных документов 56
Приложение Б Программная реализация системы MIMO в Simulink 5
1. Ingason, T. Line-of-Sight MIMO for Microwave Links Adaptive Dual Polarized and Spatially Separated Systems [Электронный ресурс], master of science thesis in communication engineering, Department of Signal and Systems, Chalmers University of Technology /Tryggvi Ingason, Liu Haonan Göteborg. – Sweden, 2009. – p.117. – Режим доступа: http://publications.lib.chalmers.se/records/ fulltext/98876.pdf
2. Прокис, Д. Цифровая связь/Дж. Прокис; пер. с англ. под ред. Д.Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 2000. — 800с.
3. Скляр, Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое рименение/Б. Скляр пер. с англ. – М: Вильямс, 2003. – 1104с.
4. Hajimiri, A. A General Theory of Phase Noise in Electrical Oscillators / Ali Hajimiri, Thomas H. Lee // IEEE Journal of Solid-State Circuits –1998 – 33(2). – р. 179-194
5. Голдсмит, А. Беспроводные коммуникации. Основы теории и технологии беспроводной связи / А. Голдсмит – М.: Техносфера, 2011. – 904 с.
6. Летов, И. Multiple Input Multiple Output [Электронный ресурс]/И. Летов – Режим доступа: http://celnet.ru/mimo.php Multiple Input Multiple Output
7. Слюсар, В. Системы MIMO: принципы построения и обработка сигналов / Вадим Слюсар //Электроника: наука, технология, бизнес. – 2005. – № 8– С. 52–58.
8. Коняева, О.С. О выборе оптимальной функции ошибки в задаче адаптивной фильтрации/ О.С. Коняева, С.В. Шатилов // 11-ая Международная научнотехническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» – Уфа, 2010. – С.70-72.
В современном обществе использование коммуникационных устройств уже давно стало обычным делом. При этом сложность систем связи постоянно растет, однако их базовая конструкция и принципы работы остаются неизменными в течение уже довольно продолжительного времени. Воспроизведение переданного на приемной стороне сообщения с минимальным числом ошибок является главной целью теории связи. Передатчик посылает сигналы, которые обработаны таким образом, чтобы они могли восстанавливаться в приемнике. Приемник может повысить качество принимаемого сигнала, обрабатывая сигнал, то есть отфильтровать проникающие шумы, удалить мешающие сигналы и бороться с другими факторами, ухудшающими свойства канала, улучшая тем самым оценку принятых сообщений. Поступившые данные и соответственно обработанные из передатчика передаются по каналу. Канал вносит определенные изменения, может искажать сигнал, добавлять шум и помехи, приводить к отставанию сигнала во времени, вызывать межсимвольную интерференцию (МСИ, Intersymbol Interference (ISI)) и ослаблять уровень сигнала. Приемник должен исправить как можно больше изменений и в результате обработки получить выходные данные, которые очень близки к исходным данным.Аналоговые и цифровые сигналы отличаются тем, что цифровые сигналы описываются дискретной функцией времени, в то время как аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени, а амплитуда колебаний может принимать любое значение в пределах максимума. Можно заметить, что подавляющее большинство информации хранится и обрабатывается в цифровой форме. И факт того, что цифровая связь функционально превосходит аналоговую связь почти во всех случаях, неудивителен, поэтому подавляющее большинство современных систем связи являются цифровыми. Далее будут рассматриваться только цифровые системы.