Дипломдық ЖҰмыс тақырыбы: «Патч негізіндегі mimo антеннаның корреляциялық коэффицентін зерттеу» 6B0 6201 «Радиотехника, электроника ж әне телекоммуникация лар»
ПАТЧ НЕГІЗІНДЕГІ MIMO ЖҮЙЕЛЕРІ МЕН АНТЕННАЛАРЫНЫҢ МАТЕМАТИКАЛЫҚ ҮЛГІЛЕРІН ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫМЫН ӘДЕБИ ЗЕРТТЕУ
жүктеу/скачать 4,51 Mb.
|
Аружан диплом дайын
1 ПАТЧ НЕГІЗІНДЕГІ MIMO ЖҮЙЕЛЕРІ МЕН АНТЕННАЛАРЫНЫҢ МАТЕМАТИКАЛЫҚ ҮЛГІЛЕРІН ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫМЫН ӘДЕБИ ЗЕРТТЕУ1.1 Көп антенналы байланыс жүйелеріMIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) - деректерді беру және қабылдау үшін бірнеше Антенналарды қолданатын сигнал беру әдісі [1]. Ол арнаның өткізу қабілеттілігін арттыруға мүмкіндік беретін кеңістіктік сигнал кодтауына негізделген. Бұл әдіс көршілес антенналар арасындағы корреляцияны азайту үшін орналастырылған N таратушы антенналар мен М қабылдағыш антенналар арқылы жүзеге асырылады. Бұл арнаның өткізу қабілеттілігін едәуір арттыруға мүмкіндік береді, бұл әсіресе үлкен көлемдегі деректерді беру үшін өте маңызды. Радиобайланыстағы MIMO технологиясы 1984 жылы Bell Laboratories қызметкері Джек Уинтерс оны пайдалануға алғашқы патентті тіркеген кезде пайда болды. 1985 жылы Джек Селз Винтерстің зерттеулеріне негізделген MIMO шешімдері туралы алғашқы мақаласын жариялады. Содан кейін бұл бағыттың дамуы Bell Laboratories компаниясында және басқа да зерттеу орталықтарында 1995 жылға дейін жалғасты. 1996 жылы Грег Ралей мен Джеральд Дж. Фошини MIMO жүйесін іске асырудың жаңа нұсқасын ұсынды, оның тиімділігін арттырды. Өзінің өмір сүру кезеңінде MIMO технологиясы көптеген өзгерістерге ұшырады және қабылдау құрылғысындағы сигналдарды бөлу принципіне негізделген әртүрлі әдістерге айналды. Қазіргі уақытта MIMO кеңістіктік-уақыттық, кеңістіктік-жиілік және кеңістіктік-поляризациялық кодтау сияқты сигналдарды бөлудің әртүрлі тәсілдерін, сондай-ақ қабылдағышқа сигналдың келу бағыты бойынша супер ажыратымдылықты қамтиды. Сигналдарды бөлудің көптеген тәсілдерінің арқасында байланыс құралдарында MIMO жүйелерін пайдалану стандарттарының осындай ұзақ дамуын қамтамасыз етуге мүмкіндік туды, бірақ MIMO - ның барлық сорттары бір мақсатқа бағытталған-шуылға төзімділікті жақсарту арқылы байланыс желілерінде деректердің ең жоғары жылдамдығын арттыру болып табылды. MIMO технологияларын қолдану сымсыз желілердегі байланысты жақсартуға байланысты екі негізгі мәселені шешуге мүмкіндік береді [5]: Уақытша және жиілік аймағында, сондай-ақ сәулелерді қалыптастыру (beamforming) арқылы жүзеге асырылуы мүмкін кеңістіктік кодтауды қолдану арқылы байланыс сапасын арттыру. Бұл сигналдың көп жолақты таралуының әсерін азайтуға және байланыс жүйесінің шуға төзімділігін жақсартуға мүмкіндік береді; Кеңістіктік мультиплекстеуді қолдану кезінде деректерді беру жылдамдығын арттыру. Бұған бір уақытта сигналдарды беру және қабылдау үшін бірнеше Антенналарды қолдану арқылы қол жеткізіледі, бұл арнаның өткізу қабілеттілігін арттыруға және деректерді жылдам жіберуге мүмкіндік береді. Бұл есептерді кеңістіктік-уақыттық, кеңістіктік-жиілік және кеңістіктік-поляризациялық кодтау, сондай-ақ оңтайлы бимформинг алгоритмдері арқылы сәулелерді қалыптастыру сияқты әртүрлі әдістермен шешуге болады. Нәтижесінде, MIMO технологиялары сымсыз желілердегі деректер сапасы мен жылдамдығын айтарлықтай жақсартуға мүмкіндік береді. MIMO - бұл байланыс сапасын жақсартуға және бір физикалық арнада деректер жылдамдығын арттыруға мүмкіндік беретін сигналды кеңістіктік кодтаудың инновациялық әдісі. Бұл әдісті жүзеге асыру үшін көп антенналы жүйелер қолданылады, мұнда беру жағында Nt антенналары, ал қабылдау бөлмесінде Nr қолданылады. Осылайша, бірнеше тәуелсіз хабарламаларды бір уақытта беру қамтамасыз етіледі. Мұндай жүйенің құрылымы 1-суретте көрсетілген [3]. 1-сурет. MIMO жүйесінің жалпы құрылымы MIMO технологиясының қарапайым іске асыруларының бірі-тік оське қатысты ±45° бұрышпен бағытталған екі асимметриялық вибраторлардан тұратын жүйе (2-суретте көрсетілген) [4]. 2-сурет. Ең қарапайым MIMO антеннасы Бұл поляризациялық бағдарлау әдісі арналардың тең жағдайда жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Радиаторлардың көлденең-тік бағытын пайдаланған кезде, поляризациялық компоненттердің бірі жер беті бойымен сигнал бергенде күшейеді. Бұл мәселені шешу үшін әрбір монополиялық Эмитент өзара ортогональды поляризацияланған және Кросс-поляризация компоненті бойынша жоғары өзара байланысы бар тәуелсіз сигналдарды шығарады (кем дегенде 20 дБ). Сол антенна қабылдау жағында да қолданылады, бұл әртүрлі тәсілдермен модуляцияланған бірдей тасымалдаушылары бар сигналдарды бір уақытта жіберуге мүмкіндік береді. Поляризациялық бөлу принципі радиобайланыс желісінің өткізу қабілеттілігін бір монополь қолданылған жағдаймен салыстырғанда екі есе арттырады (қабылдау және тарату антенналары бірдей бағдарланған кезде идеалды көру жағдайында). Бұл кез-келген қос поляризацияланған жүйені MIMO жүйесімен санауға мүмкіндік береді. 3G стандарты бүкіл әлемде кеңінен қолданыла бастаған кезде, MIMO технологиясы тек 7-шығарылымда көрсетілген. Осы екі технологияны біріктіруге тырысқанына қарамастан, MIMO-ны үшінші буын желісіне енгізу шектеулі болды. 2010 жылы мобильді жабдық жеткізушілерінің жаһандық қауымдастығының (GSA) мәліметтері бойынша, нарықтағы 2776 HSPA қолдайтын құрылғылардың тек 28-і ғана MIMO-ны қолдай алады. Сонымен қатар, MIMO терминалдарының енуі төмен MIMO желілерін енгізу желінің өткізу қабілетінің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Nokia компаниясы өткізу қабілеттілігінің жоғалуын азайту технологиясын әзірледі, бірақ ол тек mimo терминалдарын абоненттік құрылғылардың кем дегенде 40% пайдаланған кезде ғана тиімді болды. Осыған орай, LTE технологиясына негізделген әлемдегі алғашқы мобильді желі 2009 жылдың 14 желтоқсанында іске қосылғанын атап өткен жөн, бұл деректердің әлдеқайда жоғары жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік берді, сондықтан операторлар үшінші буын желілерін жаңартудан гөрі LTE желілерін орналастыруға ұмтылды. Бүгінгі таңда жылжымалы байланыс операторлары 4-буын желілеріндегі трафик көлемінің қарқынды өсуі жағдайында деректерді беру жылдамдығын және жиілік ресурсын пайдалану тиімділігін арттыру үшін әртүрлі әдістерді іздеуі керек. MIMO 2x2 нұсқасын қолданған кезде бірдей уақыт аралығында қолда бар жиілік диапазонында екі есе дерлік деректерді жіберуге мүмкіндік береді. Алайда, егер 4х4 антеннаны іске асыруды қолданылса, онда деректерді берудің максималды жылдамдығы теориялық тұрғыдан болжанғандай 400 Мбит/с емес 326 Мбит/с болады. Бұл әр антеннаға когерентті демодуляцияны ұйымдастыруға және арналарды бағалауға қажетті анықтамалық белгілерді беру үшін белгілі бір ресурстық элементтер (РЭ) бөлінгендігімен түсіндіріледі [4]. Когерентті демодуляцияны және арналарды бағалауды қамтамасыз ету үшін 3-суретке сәйкес орналастырылған белгілі бір ресурстық элементтердің болуы маңызды. Әрбір таратушы антеннаға R0, R1 және т.б. таңбалары берілетін логикалық антенна портының нөмірі беріледі. барлық ресурстық элементтердің 14,3% - ы анықтамалық белгілерді беру үшін бөлінеді, бұл теориялық және практикалық жылдамдықтар арасындағы айырмашылықтарды түсіндіре алады. 3-сурет. MIMO 4x4 кезінде қосалқы кадрда анықтамалық таңбаларды беруге арналған ресурстық элементтердің орналасуы Қорытындылай келе, MIMO - бұл жүздеген Мб/с жылдамдықтағы деректерді берудің жоғары жылдамдығын қамтамасыз ететін кең жолақты радио қол жетімділіктің мобильді жүйелерін құрудың перспективалы технологиясы деп қорытынды жасауға болады. жүктеу/скачать 4,51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|