Исследование и разработка алгоритмов обработки сигналов в системах MIMO с применением пространственно-временных кодов

Актуальность. С развитием цифровых радиотехнических систем передачи информации возрастают требования к спектральной эффективности мобильных и гибридных систем и сетей радиосвязи. Для удовлетворения этих требований в современных системах радиосвязи широко применяется технология многоканальных антенных систем (MIMO, аббр. от англ. Multiple-Input Multiple-Output). Использование нескольких передающих и приемных антенн в системах MIMO предъявляет повышенные требования по производительности алгоритмов обработки сигналов. В связи с этим задача разработки быстрых и эффективных алгоритмов обработки сигналов приобретает актуальность. Цель исследования заключается в анализе и оптимизации пространственно-временны́х методов кодирования, а также алгоритмов обработки сигналов в системах MIMO. Разработан алгоритм обработки сигналов, обеспечивающий необходимую спектральную эффективность, при существенно сниженной вычислительной сложности. В настоящем исследовании применяются методы численного моделирования в среде MATLAB для сравнения эффективности различных алгоритмов обработки сигналов в системах MIMO в канале с замираниями. В ходе решения поставленных задач рассмотрены принципы построения пространственно-временны́х кодовых матриц для методов кодирования, а также проанализированы методы когерентной демодуляции сигналов, на основе чего предложен алгоритм, обладающий пониженной вычислительной сложностью. Вычисление обратной матрицы канала в алгоритмах когерентной демодуляции, особенно для матриц высокой размерности, является вычислительно затратной операцией. В связи с этим научная новизна работы заключается в разработке и применении нового подхода к аппроксимации обратной матрицы, основанного на совместном использовании итерационного метода Якоби и разложения в ряд Неймана.Практическая значимость. Разработанный алгоритм может быть использован при построении систем MIMO с большим числом передающих и приемных антенн, а также при применении методов кодирования с неортогональной структурой для увеличения скорости кодирования. В таких системах использование методов демодуляции требует значительных вычислительных ресурсов для нахождения обратной матрицы, что ограничивает производительность в реальных условиях.

система MIMO, пространственно-временны́е методы кодирования, метод максимального правдоподобия, метод декоррелятора, метод минимизации среднеквадратичной ошибки