СИНТЕЗ СПЕКТРАЛЬНО ТА ЕНЕРГЕТИЧНО-ЕФЕКТИВНИХ СИГНАЛЬНО-КОДОВИХ КОНСТРУКЦІЙ ДЛЯ СИСТЕМ МІМО З ПРОСТОРОВИМ КОДУВАННЯМ СИГНАЛІВ

Анотація

Розглядаються системи безпровідного зв’язку, головним завданням яких є
підвищення їх спектральної (СЕ) та енергетичної ефективностей (ЕЕ) в умовах обмеження
частотно-енергетичного ресурсу. Додаткове використання просторового ресурсу на базі гнучких та
універсальних методів просторово-часового кодування сигналів STC (Space-Time Coding) у
багатоантенних системах МІМО (Multiple Input - Multiple Output) дозволяє суттєво підвищити
показники СЕ і ЕЕ, а також значно покращити можливості та умови обміну ЕЕ на СЕ. Показано
переваги та недоліки ортогонального (Orthogonal Space-Time Block Coding, OSTBC) та
неортогонального блочного STC (Non-Orthogonal STBC, NOSTBC). Продемонстровано два
основних способи синтезу спектрально та енергетично-ефективних методів передачі інформації.
Перший спосіб реалізується шляхом створення досконалих Perfect-кодів, що дозволяють
одночасно досягти максимальних виграшів рознесення та мультиплексування. Експоненційна
обчислювальна складність декодування таких кодів унеможливлює їх практичну реалізацію у
мобільних терміналах на сучасному етапі розвитку схемотехніки. Другий спосіб синтезу полягає в
удосконаленні простих базових методів STC у частині підвищення СЕ та ЕЕ шляхом створення
сигнально-кодових конструкцій (СКК), що мають переваги базових методів STC та позбавлені
недоліків, властивих Perfect-кодам. Запропоновано методику синтезу СКК, сутність якої полягає у
визначенні пріоритетних областей (за значенням показника співвідношення сигнал/шум (Signal-toNoise Ratio, SNR)) використання STC та відповідних їм ансамблів сигналів, що забезпечують
максимальну СЕ при гарантованій ймовірності бітової помилки (Bit Error Rate, BER). Встановлено,
що MIMO 2 x 2 з OSTBC Аламоуті має перевагу за показником ЕЕ над NOSTBC типу VBLAST для
значень СЕ до 8 біт/с/Гц та SNR до 35 дБ при BER, що не перевищує 10-5. У MIMO 4 х 4 коди
OSTBC поступаються NOSTBC за показниками ЕЕ. Код VBLAST дозволяє забезпечити СЕ 4 - 8
біт/с/Гц при SNR 10 - 20 дБ, BER не більше 10-5. На основі отриманих результатів сформульовано
пропозиції подальшого удосконалення OSTBC та NOSTBC.