А.Ю. Паршин1, М.В. Грачев2

1,2 Рязанский государственный радиотехнический университет (г. Рязань, Россия)

1 parshin.a.y@rsreu.ru; 2 grachev.m.v@rsreu.ru

Постановка поблемы. Применение многоантенных технологий позволяет существенно повысить эффективность современных систем связи за счет более полного использования пространственно-временно́го ресурса многолучевого канала связи. Однако при этом требуется оценка канальных коэффициентов передачи сигнала между парами передающих и приемных антенн. Оценка путем излучения пилот-сигналов в MIMO-системах с обратной связью занимает значительное время, что усложняет ее применение в каналах с быстро меняющимися параметрами. Метод дифференциального пространственно-временно́го кодирования позволяет снизить временну́ю задержку, но приводит к росту вероятности битовой ошибки при демодуляции исходного сигнала. При передаче сигнала в неоднородных сплошных средах на канальные коэффициенты оказывают большле влияние траектория распространения сигнала, его отражения и преломления на границах слоев среды. Поэтому необходимо оценить эффективность многоканальной передачи информации в неоднородной сплошной среде при различных способах оценки канальных коэффициентов.

Цель. Оценить эффективность алгоритмов пространственно-временно́го кодирования в многоканальной MIMO-системе связи при оценивании матрицы канальных коэффициентов в условиях ее априорной неопределенности в неоднородных сплошных средах.

Результаты. Рассмотрены алгоритмы кодирования методом Аламоути при наличии ошибок оценки матрицы канальных коэффициентов и алгоритм дифференциального кодирования. Проведено сравнение вероятностей битовой ошибки при использовании различных алгоритмов пространственно-временно́го кодирования и выработаны рекомендации по их применению в системах связи. Получены зависимости вероятности ошибки на бит от энергетического потенциала MIMO-системы связи для различных алгоритмов пространственно-временно́го кодирования. Исследована эффективность оценки матрицы канальных коэффициентов при наличии ошибок в сравнении с методом относительного кодирования при разработке системы связи в неоднородных сплошных средах.

Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы при проектировании многоантенных энергоэффективных систем связи в неоднородных сплошных средах, в том числе и для обеспечения связи с беспилотными аппаратами.

Паршин А.Ю., Грачев М.В. Эффективность MIMO-системы связи в условиях априорной неопределенности канальной матрицы // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 2. С. 86−93. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202502-12

1. Бакулин М.Г., Варукина Л.А., Крейнделин В.Б. Технология MIMO: принципы и алгоритмы. М.: Горячая линия – Телеком. 2014. 244 с.
2. Токарь М.С., Рябов И.В. Метод дифференциального пространственно-временного блочного кодирования для применения в системах подвижной радиосвязи с использованием технологии MIMO // Журнал радиоэлектроники. 2021. № 6.
3. Greenstein L.J., Ghassemzadeh S., Erceg V., Michelson D.G. Ricean K-factors in Narrowband Fixed Wireless Channels: Theory, Experiments, and Statistical Models // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2009. V. 58. № 8. P. 4000–4012.
4. Kuhn V. Wireless Communications over MIMO Channels: Applications to CDMA and Multiple Antenna Systems. John Wiley & Sons. 2006.
5. Ermolayev V.T., Flaksman A.G., Kovalyov I.P., Averin I.M. Weight Error Loss in MIMO Systems Using Eigenchannel Technique // Proceedings of the 1st International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT'03). Sevastopol. Ukraine. 2003. P. 333-336.
6. Паршин А.Ю., Нгуен В.Х. Анализ эффективности MIMO системы связи с относительным кодированием при наличии рассеивателей // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2024. Вып. 89. C. 3-11.
7. Андреев В.Г., Жирков Е.А. Методы анализа световых отражений при лазерном зондировании атмосферы // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2023. Вып. 85. С. 14–22.
8. Parshin A.Yu., Grachev M.V. Capacity Estimation for a MIMO Communication Channel in Presence of Noise Complex // 2024 13th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO). Budva. Montenegro. June 11th-14th 2024. P. 95-98.
9. Аронов Л.В. Вертикально-ориентированный подводный беспроводной оптический канал передачи данных // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2023. Вып. 86. С. 3–10.