Адаптивный алгоритм обработки пространственно-временных сигналов в MIMO-системе радиосвязи для базовой и мобильной станций

Актуальность темы диссертационных исследований обусловлена стремительным развитием технологий беспроводной связи. Поскольку мобильные приложения требуют все более высоких скоростей передачи данных, меньшей задержки и повышенной надежности, ограничения традиционных систем связи стали более очевидными. Решение этих проблем требует инновационных стратегий, которые используют пространственные и временные измерения беспроводных каналов. Цель диссертационных исследований заключается в повышении эффективности MIMO-системы радиосвязи с помощью адаптивного алгоритма обработки пространственно-временных сигналов. Алгоритм предназначен для одновременной работы как на базовой станции, так и на мобильной станции. Основные задачи исследования: провести поиск аналогов в международных и российских системах научно-технической информации; разработать алгоритм обработки сигналов, обеспечивающий снижение вероятности битовой ошибки и повышение пропускной способности как мобильной, так и базовой станций; модернизировать 3D-модель канала к новым параметрам и характеристикам, и использовать ее для оценки эффективности функционирования разработанного алгоритма, реализовав моделирование в программном обеспечении MATLAB; оценить производительность существующих и новых алгоритмов, определяя их способность минимизировать битовую ошибку и максимизировать пропускную способность радиосвязи при различных настройках модуляции, сигналов, антенных систем и уровне отношения сигнал/шум; проверить совместимость кодов Хэмминга и Рида-Соломона с алгоритмом обработки пространственно-временных сигналов в MIMO- и SIMO-системах радиосвязи. Для решения поставленных в работе задач используются следующие методы исследования: теория многомерных случайных процессов, теория матриц и разложение пространственной корреляционной матрицы выходных сигналов и помех для антенных решеток на собственные числа и собственные векторы. К наиболее существенным научным результатам, полученным в диссертации, относятся: алгоритм, позволяющий повысить помехоустойчивость системы связи MIMO-OFDM, что обеспечивает снижение вероятности битовых ошибок и повышение пропускной способности; интеграция кодов Рида-Соломона с пространственно-временным кодированием, обеспечивающая повышение помехоустойчивости более, чем в 600 раз при SNR = 8 дБ; повышение эффективности приема в SIMO-системах за счет пространственного разнесения и адаптивной обработки сигналов в мобильной станции выражается в снижении вероятности битовой ошибки (BER) на 30–50% для модуляций BPSK, QPSK, 16-QAM.