הבנת רשתות MIMO

מספר רב של טכנולוגיות (MIMO) הפך אבן הפינה של תקשורת אלחוטית מודרנית, המאפשרת רווחים משמעותיים הן יכולות והן אמינות. על ידי פריסת אנאנטנות מרובות הן משדרות והן מקלט, רשתות MIMO יכולות לנצל את הממד המרחבי כדי לשלוח זרמי נתונים מרובים בו זמנית על אותה קבוצת תדר (Valxing effect) אשר מופעלת באופן תיאורטי על ידי מספר אנטנות, אשר הופכת אותו לאפקטים של 5GPSDIFD, עם השפעה מוגבלת, כמו גם כן, עם השפעה מרחבית, עם השפעה על ידי אנטנות מרחבית של 4.

מערכות MIMO יכולות להיות מסווגות למספר קטגוריות: למשתמש יחיד MIMO (SU-MIMO), רב-משתמש MIMO (MU-MIMO), ו- MIMO מסיבי, כל אחד עם אנטנות נפרדות דרישות עיבוד אותות. בכל המקרים, המגוון המרחבי המוצע על ידי אנטנה מרובות רב-תועלת ניתן לרתום באמצעות תוכניות קידוד נרחבות להפיץ את המידע על פני המרחב (אנטנות) וזמן (מרווחי) ו-מבול) הוא מספק ל-ידי מערכת הפעלה פשוטה יותר של 2BC, כמו אלה, כמו גם עם מגוון רחב יותר, כמו קודים פשוטים, כמו גם עם מגוון רחב של שיטות עבודה, כמו גם עם מגוון רחב יותר, כמו אלה, כמו קודים פשוטים, כמו קודים פשוטים, כדי להשיג את הסימפטומים, כדי להשיג את הסימפטומים, כלומר, כדי להשיג את הסימפטומים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, כדי להשיג באמצעות עיצובים פשוטים, כדי להשיג את זה יכול להיות מקוד פתוח, 000, 000, 000, כדי להשיג את זה יכול להיות מקוד פתוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 זה יכול להיות מקוד פתוח כדי להשיג את זה יכול להיות מקוד פתוח כדי

עקרונות של Space-Time Block Coding

(בשיתוף בלוק חללי) הוא טכניקה טבילה שממפה בלוק של סמלים נתונים על אנאנטנות שידור מרובות וכמה משבטים זמן.המטרה העיקרית היא ליצור FLT:0diversityFLT:1 - undancy שמגן על המידע המועבר נגד דואטים עמוקים על אנאנטנות ספציפיות או תקופות זמן.

הנכס החשוב ביותר של STBC הוא FLT:0 [orthogonentialityFLT:1 [a orthogonal STBC (OSTBC) מבטיח כי תהליך הדהור מופחת להחלטות בעלות מקסימום (ML) לסמל, הימנעות מגילוי משותף ובכך שמירה על המורכבות נמוכה.

אלמוטיב שֵם: דוגמא בסיסית

(ב) ויקרא י"א): "ה' (ב') ויקרא י' (ב) ו'[[המאה ה') ,ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]], [[1924]]

(ב) ⁇ =0=h1=h1+ h2 + n103 s2 + n1veFLT:1r2= −h1 s2* + h2 s1* + n2ph:2

(ב) ב[[1924]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]]]

(ב) ⁇ =0=h1=h1=2 r2*=(h1)=2+h2=h2=h1=h1=h1=h1=1=2 n1=2 n2 n2=h2=h2=h2=h2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2====2=2=2=2=2=2=2==2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=

ממשוואות אלה, ברור שכל סמל רואה רווח ערוץ יעיל שווה לסכום של שני הגדלים המקובעים של שני הערוצים - מתן מגוון השני מסדר.ה המורכבות המעוותת היא ליניארית במספר הסמלים, כי כל סמל הוא מתמוסס מן האחרים בשל עיצוב אוטגוני.פשטות זו, בשילוב עם מגוון מלא, הופכת את תוכנית אלמוטי אטרקטיבית מאוד עבור יישום מעשי, במיוחד אם יש צורך יחיד.

המונחים: STBC to More Antennas

עבור יותר משני אנאנטות שידור, עיצובים אורטוקונים קיימים אך כופים עונש ריבית. לדוגמה, הקוד של Tarokh et al. עבור ארבע אנטנות שידור משיג שיעור של 1/2 (כלומר, מעביר 1 סמל ל- Time חריץ), בעוד ש- 3/4 קוד זה עדיין דורש התערבות גבוהה יותר עלות של אוקטונאליות חלקית.

כאשר יישום STBC ברשת MIMO מעשית, בחירת הקוד תלויה במספר גורמים: מספר השידור ומקבל אנאנטנות, ההחלפה הרצויה בין מגוון של רווח ואפקטים ספקטרליים, המורכבות הנתונה, ותנאי הערוץ (למשל, שטוח לעומת תדירות-selective fading).

יישום STBC ב MIMO Networks: A Step-by-Step Access

חלוקת בלוק זמן חלל הקידוד במערכת MIMO בעולם האמיתי דורש תכנון זהיר בין הצדדים המשדרים והמקבלים.הסעיפים הבאים מכנים את השלבים המרכזיים של יישום.

עיצוב Transmitter

(הופנה מהדף ה[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1966]], [[1924]], [[1966]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]] ב[[1924]], [[

  • (FLT:0) Antenna סינכרוניזציה: כל האנאנטנות משדרות חייב לשדר את הסמלים בדיוק באותו זמן מיידיות.כל תזמון לא מתאים להפחתה של האורטוקיונאליות של הקוד ומפחית את המגוון.In ofDM-based Systems, סינכרונכרוניות השעון נשמרת בדרך כלל באמצעות oscillator ו- downlinking אותות.
  • (FLT:0) נורמטיביזציה: FLT:1 כדי לשמור על כוח קבוע המועבר, matrix STBC הוא בקנה מידה כך שהאנרגיה הכוללת של זמן חריץ שווה את האנרגיה אשר ישמש אם אנטנה אחת מועברת. עבור תוכנית Alamouti, הממטריקס הוא נורמלי על ידי ⁇ 1/2 לכל אנטנה לטריט.
  • (FLT:0) ,Pilotjection: 1FLT כדי לאפשר הערכת ערוץ ב המקלט, סמלי הטייס הידועים מוטבעים בזרם הנתונים, לעתים קרובות בצורת דפוסים טייסים אורטוקונים על פני אנטנות.

עיצוב

ב המקלט, שרשרת עיבוד הבסיס כוללת את הערכת ערוץ, STBC decoding, והדגמה. המקלט חייב לדעת את המידע של מדינת ערוץ (CSI) עבור כל זוג אנטנה מקבלי שידור. CSI מושג בדרך כלל באמצעות estimation מבוסס הטייס, באמצעות משווה לפחות או ממות מינימלי של טרור.

  • (FLT:0)Linear משלב: 1FLT 1 עבור אוטגוני STBCs, המקלט מבצע שילוב ליניארי פשוט של אותות שהתקבלו, במשקל על ידי קידוד הערוץ המשוער.זה מניב סטטיסטיקות החלטות נפרדות עבור כל סמל המועבר, כפי שמוצג לעיל עבור קוד אלמוטי.
  • (FLT:0)Maximum-likelihood (ML) זיהוי:FLT 1:1 עבור קודים חד-משמעיים או לא-או-אוטוקונים, המקלט עשוי להיות צורך לבצע זיהוי ML על קבוצות של סמלים.זה יכול להיות מיושם באמצעות ספירת קידוד או ביטול התערבות מוצלחת.המורכבות גדלה באופן אקספוננציאלי עם מספר הסמלים לקבוצה, עיצובים מעשיים לעתים קרובות להגביל את גודל הקבוצה.
  • (FLT:0) ייצור פלט ייצור של LDPC: 1 במערכות קודקוד מודרניות (למשל, עם קודים TRAo או LDPC), ה- STBC decoder צריך לייצר רך (יחס דמוי-לוג) פלטים עבור כל חלק להאכיל את ערוץ decoder. עבור STBCs ליניארי, זה יכול להיות מושג על ידי מחשוב לאחר-combining אות-toisenoises) יחס של GRES (R) ו-HS בהנחה של התערבות ליניארית (Ral) בהנחה של הפרעה.

(FLT:0Channel דיוק FIRLT:1) הוא קריטי עבור ביצועי STBC. שגיאות CSI יכול להרוס את האורטוקיונאליות להוביל להפרעות מיושנות. רובוסט מימשו את מתאם הזמן של הערוץ (למשל, באמצעות מסנן קלמנט) מועסקים לעתים קרובות בתרחישים בעלי יכולת גבוהה.

סינכרון ותזמון

STBC דורש סינכרוניזציה הדוקה לא רק על פני אנטנה במדר, אלא גם בין משדר ו המקלט. תזמון ברמה סמל חייב להיות נשמר בתוך שבריר קטנה של משך הסמל כדי למנוע התערבות בין-סימבול (ISI) להרוס את מבנה הקוד.במערכות MIMO מבוססות-DM, הקידומת המחזורית (CP) מתוכנן להיות מספיק זמן לספוג שגיאות, אלא את התצוגה המתקדמת של ערוץ 2FD.

יתרונות, אתגרים, ומסחר

היתרון העיקרי של STBC ברשתות MIMO הוא ה-FLT:0diversity ProfitFIRLT:1 הוא מספק. על ידי העברת אותו מידע על אנטנות מרובות ו חריצים זמן, ההסתברות כי האות אבדה בירידה עמוקה דעיכה באופן אקסטסטנטי עם סדר המגוון (R) זה מתורגם לשיעורי שגיאה נמוכים יותר (ER) עבור SNR, או שווה ערך, חיסכון משמעותי, ל-SR2 מקבל מטרה אחת, לעומת 2.

STBC מציע גם טבועה:0 (הטבעת) להפרעות ibph1:1 ממשתמשים אחרים בסביבות רב תאיים. כי המגוון משלב משקל את האותות שהתקבלו על ידי רווחי הערוץ, הוא נוטה לדכא אותות מפריעים שחווים תבניות שונות של קידוד.זה שימושי במיוחד בקישור של מערכות MU-MO, שבו תחנת הבסיס חייבת לפענח כמה שידורים בו זמנית של משתמשים בודדים (שלבים שונים) כאשר הם יכולים להשתמש באנטנות אחת טובה יותר טובה יותר (מבסיס אחד) כאשר הם יכולים להשתמש באנטנות אחת מבסיס אחד (מפולנית אחת).

עם זאת, STBC אינו ללא אתגרים:

  • (FLT:0) יעילות היברידית לעומת מגוון רחב של סחר חליפין: 1:1 מלא-rate STBCs (כמו Alamouti) להשיג שיעור קוד של 1 (1 סמל לשימוש ערוצים) רק עבור שתי אנטנה.עבור גלקסיות גדולות יותר, אוטגוני עיצובים על פני כמות של סנקציות (למשל, 1/2 אחוז עבור ארבע אנטנות).
  • (FLT:0) מורכבות ב המקלט:FLT:1 בעוד אוטגוני STBCs הם פשוטים לפענוח, quasi-orthogonal וקודים מלאים דורשים אלגוריתמים יותר מתוחכם זיהוי.זה מגביר את צריכת החשמל ואת הסבלנות, אשר יכול להיות בעייתי עבור מכשירים מאומנים סוללות.
  • (FLT:0Channel estimation Overhead:BuildFLT:1 , MIMO-STBC מערכות צריך להעריך יותר קודקוד ערוצים (כל אחד משדר אנטנה לכל אחת מקבל אנטנה) מאשר מערכות SISO.הטייס גדל באופן יחסי עם מספר האנאנטנות, צמצום היעילות באמצעות חישוב.
  • (FLT:0) קידוד אלקטרוניקה: ⁇ FLT 1 במערכות פס רחב, הערוץ משתנה בין תת-קררים. STBC מיועד לקידוד שטוח עשוי לא להופיע היטב כאשר הערוץ משתנה באופן משמעותי במהלך חסימת הקוד.עבור DM, STBC מוחל על תת-זמן, אך ההנחה של ערוץ קבוע לאורך שני הזמנים הופכת לפגום אם העיכוב הגדול של קודים מתקדמים ".

יישומים במערכות אלחוטיות מודרניות

STBC אומץ במספר סטנדרטים אלחוטיים.ב- 3GPP ו- LTE-מתקדמים, משדר מגוון עבור ערוצי בקרת קישורים וערוץ שידור פיזי (PBCH) מיושם באמצעות תוכניות מבוססות אלמוטי.עבור ה- Uplink, משתמש יחיד MIMO משתמש בדרך כלל בתקני קוד מבוססי קודקוד (SAP) ולא ב- STBC, אך ב-5GNR, התמיכה הספציפית כוללת תמיכה מרחבית לשימוש במגוון רחב של CUS/OL) ב-S.

מעבר ל- סלולארי ו-WLAN, STBC משמש בשידור דיגיטלי (למשל, DVB-NGH, ATSC 3.0) ובתקשורת לווינית שבה תקציב הקישור הדוק ומורכבות המקלט חייב להיות מצטמצם.באינטרנט של דברים (IoT) רשתות, שבו מכשירים לעתים קרובות רק מקבלים אנטנה, STBC בשער יכול לספק קישור חשוב ללא צורך אנטנה מרובים על חיישן ללא צורך.

כיוונים עתידיים ומחקר פתוח

כמו מערכות אלחוטיות להתפתח ל-MIMO מסיבי, תדרים גבוהים מאוד (mmWave ו- sub-THz), ופעולה מסובכת מלאה, התפקיד של STBC הוא re-examined. in מסיבי MIMO, precoding ליניארי (למשל, זיהוי אפס-מדבקות) יכול להשיג ביצועים קרובים-אופטימיים עם תזמון משתמש פשוט, צמצום הצורך עבור STBC מורכבים על בסיס עם סימנים מסחריים, כלומר, לדוגמה, כלומר, עבור מספרי זמן קצרי של משתמשי קצה (F) של שימוש, כלומר, כלומר, כלומר, כדי לשחזר סימנים מתקדמים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עבור מספר מוגבל של קודים מבוססי קודים של קודים (STFLT) של שימוש בלתי-FLT) עבור מספר מוגבל של שימוש, כדי לשחזר סימנים ברורים, עבור מספר מוגבל של מספר מוגבל של מספר מוגבל של שימוש: 1.com-FLT עבור מספר מוגבל של מספר מוגבל של שימוש, עבור מספר מוגבל של מספר מוגבל של פונקציות של מספר מוגבל של שימוש ב-FLT עבור מרכזי, עבור פונקציות של פונקציות של פונקציות של פונקציות של פונקציות של פונקציות של פונקציות של אנטים (CLT-מתקני למידה, כאשר הם יכולים להשיג ביצועים קצרים, 000) של שימוש בלתי-מתקני זמן,

תחום נוסף של מחקר פעיל הוא שילוב של STBC עם STBC עם:0non-orthogonal גישה מרובות (NOMA) .FLT:1 ב NOMA, משתמשים חולקים את אותו חסימת משאבים בתחום הכוח; שילוב זה עם קידוד זמן חלל יכול לספק מגוון נוסף עבור המשתמש החלש יותר, בנוסף, עבור משטחים חכמים הניתנים להגדרה מחדש (RIS), אשר יכול להתאים את הסביבה ההתפשטות, STF2 יכול להיות מסוגל לשפר את המגוון המלא של מחזורי של מחזורי של מחזורי פיתוח מלא של כל אחד, אך ורק 2BC.

לסיכום, בלוק חללי זמן הוא טכניקה בוגרת אך מתפתחת שממשיך לשחק תפקיד חיוני בשיפור האמינות של רשתות MIMO. מקרנותיה בתכנית Alamouti ועד הקודים האחרונים, STBC מספק כלי רב עוצמה למאבק בקידוד והתערבות. עם יישום זהיר כי מאזן קוד בחירה, estimation ערוצים וגילוי, מהנדסים יכולים לממש הישגים משמעותיים במערכות ריאליות, כמו ביקוש מהיר, מערכת ההפעלה של STBC, תישארודות חיונית עבור כלי חיוני של מהנדס אסטרטגי, תישארו של פיתוח אופטיקה.