Характеристики неортогонального STBC при полной скорости работы в системах MIMO с пространственной корреляцией

С. Б. Патель; Джамин К. Бхалани; И. Н. Триведи

doi:10.20535/S0021347020020041

Автор(и)

С. Б. Патель Чаротарский университет науки и техники, Індія https://orcid.org/0000-0003-4240-6730
Джамин К. Бхалани Технологический институт Бабария, Вадодара, Індія
И. Н. Триведи Университет Нирмы, Ахмадабад, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020020041

Ключові слова:

система MIMO, пространственно-временной блочный код, пространственная корреляция, коэффициент битовых ошибок, отношение сигнал-шум, широкополосный множественный доступ с кодовым разделением, технология широкополосного доступа в микроволновом диапазоне, WCDMA, BER, SNR, STBC, WiMAX

Анотація

Пространственная корреляция является одним из факторов ухудшения работы реальных систем беспроводной связи со многими входами и многими выходами MIMO (Multiple Input Multiple Output). Важно учитывать пространственную корреляцию между антеннами в реальной системе связи на обеих сторонах, т. е. на стороне передачи и стороне приема. В работе рассмотрен неортогональный код STBC при полной скорости работы в системах MIMO, оснащенных четырьмя передающими антеннами и четырьмя приемными антеннами при использовании квазистатического канала с релеевскими замираниями. С помощью моделирования получена характеристика коэффициента битовых ошибок BER (Bit Error Rate) для неортогонального пространственно-временного блочного кода STBC (Space Time Block code) при полной скорости работы в системах беспроводной связи MIMO. Предполагается наличие пространственной корреляции между антеннами как на стороне передатчика, так и на стороне приемника. Анализ выполнен для различных значений разнесения передающих антенн d_t = 0,1π; 0,2π и 0,4π при фиксированным значении d_r = 0,1π, и различных значений разнесения приемных антенн d_r = 0,1π; 0,2π и 0,4π при фиксированным значении d_t = 0,1π. Полученные результаты показали, что разнесение на стороне передачи является более серьезным фактором, чем разнесение на стороне приема в среде антенн с пространственной корреляцией для заданного отношения сигнал–шум. Это исследование полезно для практической реализации систем беспроводной связи, где присутствуют антенны с пространственной корреляцией в реальной рабочей среде системы беспроводной связи MIMO.

Посилання

S. M. Alamouti, “A simple transmit diversity technique for wireless communications,” IEEE J. Selected Areas Commun., v.16, No. 8, p.1451, 1998. DOI: 10.1109/49.730453.
V. Tarokh, H. Jafarkhani, A. R. Calderbank, “Space-time block codes from orthogonal designs,” IEEE Trans. Inf. Theory, v.45, No. 5, p.1456, 1999. DOI: 10.1109/18.771146.
O. Tirkkonen, A. Boariu, A. Hottinen, “Minimal non-orthogonality rate 1 space-time block code for 3 + Tx antennas,” Proc. of IEEE 6th Int. Symp. on Spread-Spectrum Tech. and Appl., ISSSTA2000, 6-8 Sept. 2000, Parsippany, USA, IEEE, 2000, p.429–432. DOI: 10.1109/ISSSTA.2000.876470.
E. Basar, U. Aygolu, “Full-rate full-diversity STBCs for three and four transmit antennas,” Electron. Lett., v.44, No. 18, p.1076, 2008. DOI: 10.1049/el:20081676.
M. K. Ozdemir, H. Arslan, E. Arvas, “On the correlation analysis of antennas in adaptive MIMO systems with 3-D multipath scattering,” Proc. of IEEE Wireless Communications and Networking Conf., 21-25 Mar. 2004, Atlanta, USA, IEEE, 2004, Vol. 1, p.295-299. DOI: 10.1109/WCNC.2004.1311560.
P.-C. Hsieh, F.-C. Chen, “A new spatial correlation formulation of arbitrary AoA scenarios,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., v.8, p.398, 2009. DOI: 10.1109/LAWP.2009.2019311.
J. W. Wallace, M. A. Jensen, “Modeling the indoor MIMO wireless channel,” IEEE Trans. Antennas Propag., v.50, No. 5, p.591, 2002. DOI: 10.1109/TAP.2002.1011224.
S. Mikki, D. Sarkar, Y. Antar, “Near-field cross-correlation analysis for MIMO wireless communications,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., v.18, No. 7, p.1357, 2019. DOI: 10.1109/LAWP.2019.2916627.
D. Tang, X. Xi, J. Zhou, “A novel MIMO channel model for congested communication environments,” IEEE Access, v.7, p.53754, 2019. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2912321.
S. Kim, H. Cha, J. Kim, S.-W. Ko, S.-L. Kim, “Sense-and-predict: harnessing spatial interference correlation for cognitive radio networks,” IEEE Trans. Wireless Commun., v.18, No. 5, p.2777, 2019. DOI: 10.1109/TWC.2019.2908168.
Дармендра В. Чаухан, Джамин К. Бхалани, “Эффективность нелинейных обнаружителей при пространственном мультиплексировании для пространственно-коррелированных каналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 7, С. 383, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017070020.
Мохамед Б. Эль Машад, А. Х. Тоима, “Оценка характеристик беспроводной оптической связи с пространственным разнесением для каналов с атмосферной турбулентностью,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 4, С. 183, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018040015.
H. Jafarkhani, Space-Time Coding. Theory and Practice, 1st ed. Cambridge University Press, 2005, pp. 74-76. DOI: 10.1017/CBO9780511536779.