СИНТЕЗ СПЕКТРАЛЬНО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ-ЭФФЕКТИВНЫХ СИГНАЛЬНО-КОДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ СИСТЕМ МІМО С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ КОДИРОВАНИЕМ СИГНАЛОВ

Аннотация

Рассматриваются системы беспроводной связи, главной задачей которых
является повышение их спектральной (СЭ) и энергетической эффективности (ЭЭ) в условиях
ограничения частотно-энергетического ресурса. Дополнительное использование
пространственного ресурса на базе гибких и универсальных методов пространственно-временного
кодирования сигналов STC (Space-Time Coding) в многоантенных системах МІМО (Multiple Input -
Multiple Output) позволяет существенно повысить показатели СЭ и ЭЭ, а также значительно
улучшить возможности и условия обмена ЭЭ на СЭ. Показаны преимущества и недостатки
ортогонального (Orthogonal Space-Time Block Coding, OSTBC) и неортогонального блочного STC
(Non-Orthogonal STBC, NOSTBC). Продемонстрированы два основных способа синтеза
спектрально и энергетически-эффективных методов передачи информации. Первый способ
реализуется путем создания совершенных Perfect-кодов, позволяющих одновременно достичь
максимальных выигрышей разнесения и мультиплексирования. Экспоненциальная
вычислительная сложность декодирования таких кодов делает невозможной их практическую
реализацию в мобильных терминалах на современном этапе развития схемотехники. Второй
способ синтеза заключается в усовершенствовании простых базовых методов STC в части
повышения СЭ и ЭЭ путем создания сигнально-кодовых конструкций (СКК), обладающих
преимуществами базовых методов STC и лишенных недостатков, свойственных Perfect-кодам.
Предложена методика синтеза СКК, сущность которой заключается в определении приоритетных
областей (по значению показателя соотношения сигнал/шум (Signal-to-Noise Ratio, SNR))
использования STC и соответствующих им ансамблей сигналов, обеспечивающих максимальную
СЭ при гарантированной вероятности битовой ошибки (Bit Error Rate, BER). Установлено, что
MIMO 2 х 2 с OSTBC Аламоути имеет преимущество по показателю ЭЭ над NOSTBC типа VBLAST
для значений СЭ до 8 бит/с/Гц и SNR до 35 дБ при BER, не превышающей 10-5. В MIMO 4 х 4 коды
OSTBC уступают NOSTBC по показателям ЭЭ. Код VBLAST позволяет обеспечить СЭ
4 - 8 бит/с/Гц при SNR 10 - 20 дБ, BER не больше 10-5. На основании полученных результатов
сформулированы предложения дальнейшего усовершенствования OSTBC и NOSTBC.