Προσομοίωση ΜΙΜΟ συστημάτων σε ασύρματα κανάλια επικοινωνίας

Abstract

Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια γενική αναφορά σε φαινόμενα διάδοσης που παρατηρούνται στη ζεύξη πομπού και δέκτη σε ασύρματα κανάλια επικοινωνίας. Τα φαινόμενα στα οποία γίνεται η αναφορά είναι: ανάκλαση (reflection), περίθλαση (diffraction), διάθλαση (refraction) και διασκορπισμός-σκέδαση (scattering). Στο Κεφάλαιο 2 αναφέρονται τρεις μέθοδοι αντιμετώπισης της εξασθένισης του σήματος λήψης λόγω των διαλείψεων στο δίαυλο και της διασυμβολικής παρεμβολής λόγω της πολυδιαδρομικής μετάδοσης, οι οποίες είναι η κωδικοποίηση καναλιού (channel coding), η διαφορική λήψη (diversity reception) και η χρήση ισοσταθμιστών (equalizers). Το Κεφάλαιο 3 παρουσιάζει τα συστήματα πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εξόδων (multiple input multiple output, MIMO) με βάση κριτήρια απόδοσης όπως ο ρυθμός εκπομπής bit (bit rate), η αξιοπιστία (reliability) και η πολυπλοκότητα (complexity). Επίσης παρουσιάζονται κάποια από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα τους όπως το κέρδος στοιχειοκεραίας (array gain), ο περιορισμός παρεμβολής (interference suppression) και η χωρική διαφορικότητα (spatial diversity). Το Κεφάλαιο 4 αποδεικνύει τη μέθοδο ανάκτησης των δεδομένων στα συστήματα MIMO που βασίζεται στην ελαχιστοποίηση του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (Minimum Mean Square Error, MMSE) και βασίζεται στη λύση Wiener (Wiener solution) και την εξίσωση Wiener-Hopf. Επίσης αγνοώντας το θόρυβο στην ανάλυσή μας προκύπτει η μέθοδος ισοστάθμισης με επιβολή μηδενισμού (zeroforcing equalizer). Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται ο κώδικας και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης για έξι διαφορετικές τεχνικές ισοστάθμισης σε ένα σύστημα ΜΙΜΟ 2x2 σε δίαυλο με διάλειψη Rayleigh. Οι τεχνικές που προσομοιώνονται είναι: μηδενισμός της διασυμβολικής παρεμβολής (Zero Forcing equalizer), μέθοδος Ελαχίστου Μέσου Τετραγωνικού Σφάλματος (MMSE equalizer), μηδενισμός της διασυμβολικής παρεμβολής με διαδοχικές ακυρώσεις (Zero Forcing Successive Interference Cancellation equalizer), μηδενισμός της διασυμβολικής παρεμβολής με διαδοχικές ακυρώσεις και βέλτιστη ταξινόμηση (Zero Forcing Successive Interference Cancellation equalizer with Optimal Ordering), μέθοδος Ελαχίστου Μέσου Τετραγωνικού Σφάλματος με διαδοχικές ακυρώσεις και βέλτιστη ταξινόμηση (Minimum Mean Square Error SIC equalization with Optimal Ordering), και μέθοδος Μέγιστης Πιθανοφάνειας (Maximum Likelihood, ML). Στο Κεφάλαιο 6 δίνονται τα συμπεράσματα από τη σύγκριση της επίδοσης σε πιθανότητα σφάλματος (bit error rate) για κάθε ένα από τους παραπάνω ισοσταθμιστές. Όπως αναμενόταν, ο ML παρουσιάζει την καλύτερη επίδοση αλλά και τη μεγαλύτερη πολυπλοκότητα.