Анализ энергетической и спектральной эффективности сигналов в радиоканалах с замираниями
Аннотация
В статье рассмотрены основные методы повышения эффективности радиолиний связи, представлены результаты сравнительного исследования помехоустойчивости сигнально-кодовых конструкций (СКК) с пространственно-временным кодированием (ПВК) для КВ радиоканалов с несколькими передающими и приёмными антеннами в условиях воздействия аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ), плоских или частотно-селективных замираний.
Исследование производилось посредством моделирования дискретного канала связи с помощью программной модели, позволяющей получить оценку вероятности битовой ошибки принятого сигнала. В рамках экспериментов в модели канала изменялось количество передающих и приёмных антенн (т.н. система MIMO), закон распределения плотности замираний и отношение сигнал-шум. В результате исследования получены оценки помехоустойчивости для сигналов QPSK, 8-PSK, а также 16-, 32-, 64- и 128-QAM при различном уровне АБГШ в каналах с замираниями Райса и Релея для систем SISO, MIMO 2x2 и MIMO 3x3. Повышение удельной скорости передачи информации за счёт применения QAM модуляции привело к ухудшению помехоустойчивости сигнала вне зависимости от количества передающих и приёмных антенн. Применение ортогонального пространственно-временного блочного кодирования позволило повысить потенциальную помехоустойчивость приёма для сравнимых методов модуляции в среднем на 3 дБ. Наличие в канале замираний привело к энергетическому проигрышу сравнимых СКК в среднем на 4 дБ для райсоновских и на 17 дБ для релеевских замираний.
На основе полученных данных рассчитаны показатели энергетической и спектральной эффективности СКК с ПВК для радиоканалов с плоскими и частотно-селективными замираниями в сравнении с показателями для предельного случая – «границы Шеннона». Показана потенциальная возможность увеличения эффективности систем связи в условиях замираний при использовании сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией и ортогональным пространственно-временным блочным кодированием. Обозначены направления перспективного развития алгоритмов формирования и приёма сигналов для дальнейшего повышения эффективности систем связи.
