Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Подчеркнем вновь, что в ОИ)М формате банк корреляторов заменяется блоком ПДПФ. Рнс. 10.Т. Концептуальная схема приемника МЧМ-СОМА Обсудим теперь кратко вопрос о выборе весовых коэффициентов 1о,', 1 = 1, 2,..., Х. В рамках МЧМ-С1ЭМА сценария он в определенном плане более сложен, чем при стандартной МЧМ передаче, из-за необходимости контроля уровня ПМД. Допустим, что сигналы всех пользователей распространяются по одному и тому же каналу, как это характерно, например в линии <вниз» мобильной системы радиосвязи. Поскольку разнос поднесущих Р не меньше полосы когерентности канала, значения канальной передаточной функции Н;, 1 = 1,2,...,М на поднесущих могут независимо флюктуировать в широком диапазоне.
После нормировки ка- 2 нальнойпередаточнойфункциикакХ 2 1 1 Н; = 1 можно трактовать -1 Ж А1 2 12 ~~, ~ ~2 Н Рпь = о~~ )аь; 1)~)ло;)~, 1=1 амплитуду Ае к-й поднесущей как интенсивность неискаженного кана- лом сигнала. Тогда мощности Рь, Р и, Рб создаваемые на выходе й-го приемника полезным сигналом, шумом и 1-й ПМД соответственно, можно вычислить как ь' 2 Р~ = А~~ ~ ~ад; ~а~;;Н,.ш;" 4=1 где и — мощность субканального шума. Как теперь видно, если даже 2 сигнатуры изначально ортогональны: Ж-1 а~;а~; — — 6ы, с=а частотная селективность между субканалами может нарушить ортогональность, усиливая одни и подавляя другие поднесущие.
В результате возникают ПМД, так что не все Рб ( ф. к окажутся нулевыми. Для сохранения ортогональности сигнатур на приемной стороне независимо от текущего состояния канала следует взять ю,*. = 1/Н;, 1 = 1, 2,..., Х, т. е. осуществить нуль-форсирующий эквалайзинг, полностью компенсирующий канальные эффекты. Это, однако, означает рассогласованность обработки всякий раз, когда канальная амплитудная передаточная функция неравномерна, а, значит, ценой полного подавления ПМД оказываются потери в отношении сигнал — шум дь,р соответствующие нуль-форсирующему 2 комбинированию: Х 2 Аэ з=1 где у~э у — отношение сигнал — шум по мощности при согласованной обработке ю,*.
= Н,*, т. е. комбинировании по максимуму отношения сигнал— шум (подпараграф 3.6.1). Для случая исходно одинаковых интенсивностей всех поднесущих ~аь.. ~~ = 1/~/Н, г = 1,2,...,Ф потери 'у = д~ь у/Щ у в отношении сигнал-шум нуль-форсирующего комбинирования относительно комбинирования по максимуму отношения сигнал — шум (см. (6.42) ) — 2 у= — ~- й, (10.33) '=1 Из (10.33) видно, что при значительной неравномерности канальных амплитудно-частотных искажений (некоторые Н; близки к нулю), по- терн в отношении сигнал — шум, т.е.
плата за радикальное устранение ПМД, могут оказаться неприемлемыми. В этих обстоятельствах более разумным представляется поиск компромисса между уровнями остаточной (неподавленной) ПМД и шума. Один из таких подходов ведет к МСКО ~~~416 Глава 10. Некоторые папраелепил дальнейшего прогресса эквалайзингу, идея которого по существу не отличается от обсуждавшейся в предыдущем разделе применительно к многопользовательскому приему.
Более подробные сведения на этот счет, как и углубленное обсуждение широкополосных форматов МЧМ, можно найти в )105, 106] и содержащихся там многочисленных ссь|лках. В заключение уместно еще раз повторить тезис о том, что никакой жесткой разделительной черты между ПРО- и МЧМ-СРМА нет. Они представляют собой лишь параллельные технологии получения одного и того же результата: широкополосной сигнатуры.
Последнюю всегда можно синтезировать либо как суперпозицию гармоник в частотной области (МЧМ), либо непосредственным формированием во временной области (ПРС). 10.2.4. Приложения Диапазон применений МЧМ в современных цифровых телекоммуникациях чрезвычайно широк. В числе примеров ее практического использования можно сослаться на стандарты цифрового аудио- и видеовещания РАВ, РУВ-Т и др. Позитивный опыт, накопленный к настоящему моменту, позволяет прогнозировать многообещающее будущее и для МЧМ форматов СРМА.
В частности, у МЧМ-СРМА имеются шансы выбора в качестве одной из базовых платформ радиоинтерфейса 40 и последующих поколений сетей мобильной связи. ! 0.3. Разнесение на передаче и пространственноеременное кодирование в СОМА системах 10.3.1. Разнесение на передаче и проблема пространственно-временного кодирования Из краткой дискуссии ~ 3.6 следует, что вовлечение нескольких приемных и передающих антенн весьма продуктивно в плане организации ветвей разнесения, необходимых для противодействия деструктивным эффектам замираний. Обычно для этой цели используются антенные решетки из элементов, разделенных промежутком в несколько длин волн, достаточным для обеспечения независимости их многолучевых профилей. Акроним М1МО (тив1р1е епри1 — тиН1р1е ои1ри1: множественный вход— множественный выход) в литературе принят для систем, совместно обрабатывающих сигналы, принятые несколькими приемными антеннами от нескольких передающих антенн.
Рис. 10.8 дает общее описание канала М1МО с пт передающими и тц~ приемными антеннами. В этой струк- !ОЯ. Р яд р щ р б Ьр ЮЛ~ туре г-я передающая и 1-я приемная антенны образуют субканал, чье текущее состояние характеризуется комплексным коэффициентом затухания Н;, 1 = 1, 2,..., пт, 1' = 1, 2,..., пи, который в общем случае может зависеть от времени и частоты. Обычно, благодаря организации выделенного пилотного канала, приемник осведомлен о текущем состоянии канала и может использовать коэффициенты Н, для эффективной совместной обработки (т.е.
комбинирования) субканальных сигналов. Что касается передатчика, он может располагать знаниями о состоянии канала и возможностью адаптации сигнала к текущим условиям распространения только за счет организации надежной информационной обратной связи «приемник-передатчик» (замкнутой петли разнесения на передаче).
и ° н,„иЫ-. 1 и„ Рис. 10.8. Общая модель канала М1МО Пусть имеется только одна передающая и пи приемных антенн и, следовательно, пк субканалов с коэффициентами затухания Н1, Но,..., Ннн. Тогда утилизация потенциала разнесения на приеме в общих чертах заключается только в адекватном комбинировании сигналов, принятых параллельными антеннами. Подобная операция, по крайней мере в принципе, достаточно проста, поскольку приемник получает сигналы разных антенн на разных выходах и (знал состояния всех ветвей разнесения Н ) может обработать их соответственно избранному методу комбинирования. Ситуация кардинально меняется, как только в действие вступает разнесение на передаче. При одновременной работе параллельных передающих антенн приемник сталкивается с проблемой разделения их сигналов, интерферирующих друг с другом на входе каждой из приемных антенн, необходимого для того, чтобы использовать далее информацию о состоянии субканала Н;1 и скомбинировать субканальные сигналы должным образом.
Для гарантии подобного разделения передачу данных пт параллельными передающими антеннами необходимо тщательно спланировать, что составляет проблематику области, называемой иростраиственно-временным кодированием. В данном наименовании содержится ссылка на тот факт, что группа передаваемых битов данных взаимно-однозначно отображается на двумерное пт х п кодовое слово [и',1. Элемент массива и[ с индексами г, 1 является кодовым символом, передаваемым г-й антенной в ~-й момент времени, а п — длина кода. Заметим, что в ряде случаев разнесение на приеме неосуществимо, как например, в линии «вниз» сети мобильной связи, где малые размеры мобильного терминала препятствуют применению в нем нескольких приемных антенн.
В подобных сценариях разнесение на передаче и, следовательно, адекватное пространственно-временнбе кодирование обретают особую значимость. Примем, начиная с этого момента, допущение о единственности приемной антенны с тем, чтобы сконцентрироваться только на исследовании эффективности разнесения на передаче. Это предположение упрощает обозначение коэффициента канального затухания, поскольку нужен лишь один индекс, указывающий на номер передающей антенны: Нп = Н;. 10.3.2. Эффективность разнесения на передаче В последние годы были предприняты многочисленные исследования по выяснению пропускной способности Шеннона, т. е. потенциальной скорости безошибочной передачи данных, М1МО-каналов, и продуктивность применения множественных антенн была подтверждена для многих базовых моделей замираний [108 — 110]. Не приходится удивляться позитивному эффекту разнесения на приеме, поскольку дополнительные приемные антенны утилизируют энергию сигнала из добавочных пространственных точек, которая была бы безвозвратно потеряна в случае единственной антенны.
При комбинировании по максимуму отношения сигнал †ш пл идентичных приемных ветвей разнесения среднее отношение сигналшум по мощности возрастает в пл раз (см. подпараграф 3.6.1), и, хотя данный фактор не является единственным и решающим в результативности разнесения, он, по крайней мере, позволяет предвидеть сопутствующие улучшения. В отличие от этого природа выигрьппа в пропускной способности или вероятности ошибки при разнесении на передаче не столь очевидна, учитывая расщепление ограниченного общего мощностного ресурса между несколькими передающими антеннами. Говоря конкретно, никакого выигрыша в среднем отношении сигнал-шум при комбинировании идентичных ветвей разнесения при фиксированной полной мощности получить нельзя, за исключением ситуации, когда передатчик знает состояния субканалов и способен координировать передачу по различным ветвям так, чтобы в приемной антенне сигналы субканалов суммировз; лись когерентно.
В самом деле, пусть информация о состоянии субканалов передатчику недоступна, а полная мощность Р равномерно распределяется между пя идентичными ветвями разнесения (антеннами, частотными субканалами и т. п.). Тогда среднее мошностное отношение сигнал — шум ЯО.З.
Р . * рд . ~ ~ р . с др 419)) на одну ветвь составит д /пл, где д — среднее отношение сигнал — шум по 2 2 мощности, которое имело бы место на входе приемника в отсутствие разнесения. Очевидно, что комбинирование может увеличить среднее мощностное отношение сигнал — шум на ветвь только в пл раз, т.е. довести выходное отношение сигнал — шум лишь до того значения, которое имелось без разнесения.
Таким образом, две противоречивыетенденции характерны для разнесения на передаче (как, к примеру, и при частотном разнесении). С одной стороны, при заданной полной мощности увеличение числа ветвей приводит к большему числу независимых субканалов, которые, поддерживая друг друга, повышают вероятность того, что, по крайней мере, в некоторых из них условия распространения благоприятны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
