Учебное пособие. Lte, lte advanced, lte advanced pro
 Скачать 2.75 Mb.
|
Принцип пространственно-временного кодирования STC [39]В условиях ограниченного частотного ресурса и при продолжающих возрастать и по сей день требованиях к скорости передачи данных возникает потребность в повышении спектральной эффективности систем радиосвязи. Одной из технологий, многократно повышающей их спектральную и энергетическую эффективность (по сравнению с традиционными системами радиосвязи с одной передающей антенной), является технология пространственно-временного кодирования (STC). Пространственно-временное кодирование реализуется в системах с несколькими антеннами на передающей стороне и несколькими антеннами на приемной стороне, как в системах MIMO. Существует два основных вида STC-кодов — пространственно-временные решетчатые коды (STTC - Space-Time Trellis Coding) и пространственно-временные блочные коды (STBC - Space–time block Coding). Упрощенно, принцип блочного кодирования заключается в разбиении потока данных на блоки и ретрансляции блока в различные временные интервалы. Таким образом, соблюдается принцип неоднократной посылки данных и улучшается помехоустойчивость схемы MIMO как таковой. Однако, энергетического выигрыша кодирования по помехоустойчивости блочные коды не дают. Наиболее простой и распространенной схемой является так называемая схема Аламоути [39], согласно которой данные в кодере распределяются в соответствии с представленной ниже матрицей:
Таким образом, первая антенна передает подряд символы ({\displaystyle x_{1}}  ) и ({\displaystyle -x_{2}^{*}} ), вторая — ({\displaystyle x_{2}} ) и ({\displaystyle x_{1}^{*}} ). Иногда, в частности в информационных технологиях и телекоммуникациях, применяют транспонированную матрицу H. Кодовая скорость здесь равна 1, то есть данная схема не дает выигрыша по скорости передачи данных, но может использоваться для предотвращения негативных воздействий замираний (здесь предполагается, что обе антенны не могут одновременно находиться в «плохих» с точки зрения помех положениях).Декодирование происходит по схеме максимального правдоподобия. Схема Аламоути обеспечивает значительное разнесение сигналов и повышение скорости передачи информации, либо снижение вероятности ошибочной передачи за счет введения ортогональности по фазе между одновременно передаваемыми сигналами и парами сигналов, последовательно излучаемых каждой антенной. Пропускная способность системы в целом и ее частота битовых ошибок (BER - Bit Error Rate) также в немалой степени определяются выбранными алгоритмами декодирования. Все основные алгоритмы декодирования строятся на следующих возможных принципах: принцип максимального правдоподобия; принцип минимальной среднеквадратичной ошибки; принцип обнуления (ZF — Zero Forcing); принцип решетчатого кодирования (выражается в присвоении каждому переходу от одного символа к другому уникальной последовательности битов, формируемой на основе заранее известного полинома). Кодер STTC представляет собой совокупность модулятора M-PSK либо M-QAM и решетчатого кодера с заданным полиномом (в частности, кодера Витерби). [38] Для обработки данных на стороне антенн-приемников (в случае, когда число антенн-трансляторов не превышает число принимающих) используется метод BLAST (Bell Labs Space-Time Transformation). Существует две разновидности данного алгоритма: V(Vertical)- и D(Diagonal)-BLAST, но на практике намного чаще встречается именно V-BLAST, так как он намного проще в реализации, хоть и не позволяет достичь более высоких скоростей как D-BLAST. Технология BLAST предназначена для: распределения потоков модулированных данных по нескольким антенно-фидерным трактам приемопередающего устройства; распределения входящих модулированных сигналов по временным слотам. Как было сказано, существует два вида алгоритма данной технологии: Алгоритм BLAST с диагональным распределением временных слотов (D-BLAST) Метод D-BLAST разбрасывает данные с одного канала как по пространственным и частотным каналам, так и по временным промежуткам. Недостатки алгоритма: временные потери в начале и конце передачи, сложность в реализации, трудности с кодированием.  Рисунок 25. Схема распределения данных по пространственно-временным слотам по методу D-BLAST Алгоритм BLAST с вертикальным распределением слотов (V-BLAST) Достоинства алгоритма: отсутствие временных потерь, меньшая сложность реализации по сравнению с D-BLAST, простота кодировки.  Рисунок 26. Распределение данных по пространственно-временным слотам по методу V-BLAST |
