analýza metód pre meranie impulzovej odozvy rádiového ... - Utc.sk

ANALÝZA METÓD PRE MERANIE IMPULZOVEJODOZVY RÁDIOVÉHO KANÁLA V MIMO SYSTÉMOCHVYUŽÍVAJÚCICH ROZPRESTIERANIE SPEKTRABAKALÁRSKA PRÁCALUKÁŠ HÝLLŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINEElektrotechnická fakultaKatedra telekomunikáciíŠtudijný odbor:TELEKOMUNIKÁCIEVedúci bakalárskej práce: Ing. Norbert MajerStupeň kvalifikácie: bakalár (Bc.)Dátum odovzdania bakalárskej práce: 6.6.2008ŽILINA 2008

Žilinská univerzita v Žiline, Univerzitná knižnicaANOTAČNÝ ZÁZNAM - BAKALÁRSKA PRÁCANázov práce: Analýza metód pre meranie impulzovej odozvy rádiového kanála v MIMOsystémoch využívajúcich rozprestieranie spektraPriezvisko a meno: Hýll Lukáš akademický rok: 2007/2008Fakulta elektrotechnickáKatedra telekomunikácií a multimédiíPočet strán: 37 Počet obrázkov: 21 Počet tabuliek: 0Počet grafov: 0 Počet príloh: 0 Použitá lit.: 12Anotácia v slovenskom (českom) jazyku:Práca pojednáva o metódach používaných pre meranie a spracovanie impulzovejodozvy rádiového kanála. V práci sú popísané jednotlivé rádiové kanály. Veľká pozornosťje venovaná základným algoritmom na riešenie impulzovej odozvy v MIMO systémoch,kde sú predstavené RLS a BLS algoritmy, ktoré sú založené na technike LS.Anotácia v cudzom jazyku ( angl. resp. nemecký):This work discuss about methods used for measure and processing of impulseresponse of radio channel. In this work individual radio channels are described.Great attention is focused on basic algorithms used to solve impulse response of MIMOsystems, where are presented recursive least square and block least square algorithm, thatare based on least square technology.Kľúčové slová:impulzová odozva, rádiový kanál, multiple input – multiple output systém, RecursiveLeast Square, Block Least Square, rozprestieranie spektra,Vedúci práce: Ing. Norbert MajerRecenzent práce: Ing. Matej UramDátum odovzdania práce: 06.06.2008

AbstraktLukáš Hýll: Analýza metód pre meranie impulzovej odozvy rádiového kanálav MIMO systémoch využívajúcich rozprestieranie spektraŽilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra TelekomunikáciíBakalárska práca, 32 strán, 2008Bakalárska práca na tému analýza metód pre meranie impulzovej odozvy rádiovéhokanála v MIMO systémoch využívajúcich rozprestieranie spektra prináša a systematizujepoznatky z oblasti merania a spracovania impulzovej odozvy rádiového kanála. V práci súpopísané jednotlivé rádiové kanály. Veľká pozornosť je venovaná základným algoritmomna riešenie impulzovej odozvy v MIMO systémoch, kde som zanalyzoval RLS a BLSalgoritmy, ktoré sú založené na technike LS. V práci som taktiež popísal technikypoužívané na meranie impulzovej odozvy. Podrobne som rozobral metódu rozprestieraniaspektra.Verím, že metódy opísané v práci pomôžu porozumieť problematike meraniaimpulzovej odozvyKľúčové slová: impulzová odozva, rádiový kanál, MIMO systém, RLS, BLS,algoritmy, rozprestieranie spektra

AbstractLukáš Hýll: Analyze of methods for measure of impulse response of MIMOsystems with spread spectrumUniversity of Žilina in Žilina, Faculty of Electrical engineering, Department ofTelecommunicationsBachelors work, 32 pages, 2008Bachelor work titled “Analysis of methods for measuring the impulse response ofMIMO systems with spread spectrum” brings and systematizes the knowledge from thefield of measurement and processing of the impulse response of radio channel. In this workindividual radio channels are described. Great attention is focused on basic algorithms usedto solve impulse response of MIMO systems, where I have analyzed recursive least squareand block least square algorithm, that are based on least square technology. I alsodescribed the techniques used for measuring the impulse response. I have also analysed indetail the method of spreading spectrum.I believe, that the methods described in my work will help to understand a problem ofmeasuring the impulse response.Keywords: impulse response, radio channel, MIMO system, RLS, BLS, algorithm, spreadspectrum

PoďakovanieRád by som poďakoval pánovi Ing. Norbertovi Majerovi, vedúcemu mojej bakalárskejpráce, za vedenie, jeho cenné rady a podnetné pripomienky pri tvorbe tejto práce.

PrehlásenieČestne prehlasuje, že som predloženú bakalársku prácu spracoval samostatnes použitím uvedenej literatúry a ďalších informačných zdrojov.V Žiline, 25.5.2008……………………………………Lukáš Hýll

Zoznam použitých skratiek:A/D Analog / Digital Analógovo digitálny prevodAWGN Additive White Gaussian Noise Aditívny biely Gaussov šumBER Bit Error Rate Bitová chybovosťBLS Block Least Square Blokový najmänší štvorecCAWGNCCICDMACSMAComplex Additive White Gaussian NoiseCo-Channel InterferenceCode Division Multiplex AccessCarrier Sense Multiplex AccessKomplexný aditívny bielyGaussov šumInterferencia zo zhodnéhokanálaViacnásobný prístup skódovým delenímViacnásobný prístup sdetekciou nosného signáluDSSS Direct Sequence Spread Spectrum Priame rozprestretie spektraDSPFDMAFHSSDigital Signal ProcessingFrequency Division Multiplex AccessFrequency Hopping Spread SpectrumFH/CDMA Frequency Hopping CDMADigitálne spracovaniesignálovViacnásobný prístup sfrekvenčným delenímRozprestretie spectrafrekvenčnými skokmiViacnásobný prístup skódovým delenímfrekvenčnými skokmiFFH Fast Frequency Hopping Rýchle frekvenčné skákanieGSMGlobal System for MobileGlobálny systém mobilnýchkomunikáciíISI Intersymbol Interference Intersymbolová intreferenciaLO Local Oscilator Lokálny oscilátorLOS Line Of Sight Priama viditeľnosťRF Radio Frequency Rádiová frekvenciaMIMOMISOMRFCMultiple Input Multiple OutputMultiple Input Single OutputMultipath Rayleigh Fading ChannelViacero vstupov – viacerovýstupovViacero vstupov – jedenvýstupViaccestný Rayleighovúnikový kanálMS Mobile Station Mobilná stanicaNLOS Non-Line of Sight Bez priamej viditeľnosti

RLS Recursive Least Square Rekurzívny najmenší štvorecSFH Slow Frequency Hopping Pomalé frekvenčné skákanieSDMASpatial Division Multiple AccessViacnásobný prístups priestorovým delenímSDR Software Defined Radio Softvérovo definované rádioSIMOSingle Input Multiple OutputJeden vstup – viacerovýstupovSISO Single Input Single Output Jeden vstup – jeden výstupSNR Signal Noise Ratio Odstup signál šumSS Spread Signal Rozprestretý signálTDMAVFZSTime Division Multiplex AccessViacnásobný prístup sčasovým delenímVysokofrekvenčnýZákladňová stanica

Obsah:1. RÁDIOVÝ KANÁL.........................................................................................................72. ROZPRESTRETIE FREKVENČNÉHO SPEKTRA...................................................82.1. DSSS............................................................................................................................92.2. FHSS..........................................................................................................................113. IMPULZOVÁ ODOZVA RÁDIOVÉHO KANÁLA..................................................123.1. SPRACOVANIE IMPULZOVEJ ODOZVY...............................................................123.1.1. SPRACOVANIE IMPULZOVEJ ODOZVY VO VF OBLASTI...................123.1.1. SPRACOVANIE IMPULZOVEJ ODOZVY VO VF OBLASTI...................134. ANTÉNOVÉ SÚSTAVY................................................................................................154.1. MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V ANTÉNOVOM POLI..................................164.1.1. VIRTUÁLNE POLE.......................................................................................164.1.2. REÁLNE POLE..............................................................................................174.1.3. PREPÍNANÉ POLE........................................................................................174.2. SYSTÉM MIMO.........................................................................................................184.2.1. ZISK PRIESTOROVÉHO MULTIPLEXU....................................................194.2.2. DIVERZITNÝ ZISK.......................................................................................194.3. IMPULZOVÁ ODOZVA MIMO SYSTÉMU...............................................................204.4. MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V SYSTÉMOCH VYUŽÍVAJÚCICH4.5. ROZPRESTRETIE SPEKTRA....................................................................................224.6. MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V MIMO SYSTÉME POMOCOUPN POSTUPNOSTÍ................................................................................................235. ALGORITMY PRE MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY..................................255.1. PREHĽAD REKURZÍVNEJ A BLOKOVEJ LS......................................................255.1.1. BLS................................................................................................................265.1.2. RLS................................................................................................................275.2. DĹŽKOVO PREMENNÉ, OKNO-POSUVNÉ BLOKOVÉ LS ALGORITMY........285.2.1. OKNO-POSUVNÁ BLS FORMULÁCIA...................................................285.3. AUTOMATICKÉ PRISPÔSOBENIE DĹŽKY OKNA........................................305.3.1. MECHANIZMUS ZMENY DETEKCIE.....................................................305.3.2. DĹŽKOVO NASTAVITEĽNÉ POSUVNÉ OKNO....................................31

Záver................................................................................................................................ 33Zoznam obrázkov............................................................................................................35Použitá literatúra.............................................................................................................36

Úvod a analýza súčasného stavuRádiotelefónne siete s bunkovou štruktúrou sú siete s viacnásobným prístupom(Multiple Access), čo znamená, že celú kapacitu kanála využíva súčasne viaceroúčastníkov.Staršie rádiové siete nepoužívali viacnásobný prístup, ale jednotlivým účastníkom bolipriradené rádiové kanály pevne. Neskôr mohli účastníci pomocou ladiacich prvkovv mobilných staniciach manuálne „skenovať“ sadu vopred pripravených kanálov.V sieťach predbunkovej éry bol prístup ku kanálu riadený mobilnou stanicou a základnýmspôsobom bola „súťaž“ o kanál, t.j. že účastník najskôr zistil, či je kanál, na ktorom chcevysielať, voľný. V prípade, že sa obsadenie jedného kanála pokúšali viacerí účastníci,využívala sa metóda viacnásobného prístupu s detekciou nosného signálu (CSMA).Bunkové systémy, ktoré používajú rôzne metódy viacnásobného prístupu kukanálu, sa od seba líšia v niekoľkých kľúčových aspektoch. Pri analýze spôsobov prístupuku kanálov je potrebné si uvedomiť, že existujú dva typy kanálov (v každom duplexnomsystéme) [1]:- zostupný (od ZS k mobilnej stanici)- vzostupný (od mobilnej stanice k ZS)Zatiaľ čo zostupný kanál je plne riadený základňovou stanicou, prístupk vzostupnému kanálu je úplne náhodný. Prehľad metód viacnásobného prístupu kukanálu:- viacnásobný prístup ku kanálu s frekvenčným delením FDMA (FrequencyDivision Multiple Access)- viacnásobný prístup ku kanálu s časovým delením TDMA (Time DivisionMultiple Access)- viacnásobný prístup ku kanálu s kódovým delením CDMA (Code DivisionMultiple Access)Všetky prístupové metódy majú spoločné to, že zväčšenie kapacity systémov sadosahuje pomocou opakovania kanálov v oblasti pokrytia. Opakovanie kanálov všakvytvára interferenciu zo zhodného kanála CCI (Co-Channel Interference), čím sa znižujekvalita prenosu.

Kapacita a samotná charakteristika bezdrôtových komunikačných systémov jeobmedzená tromi základnými dôvodmi znehodnotenia.A to:- krátkodobý únik (spôsobený viacerými cestami šírenia, ktorými sa signál šírismerom k prijímaču)- rozšírenie signálu oneskorením (súvisí s rozdielnym časom šírenia sa signálu najednotlivých cestách viaccestného šírenia)- interferencia zo zhodného kanálaSamostatná bakalárska práca je rozdelená na štyri časti. V prvej sa stručne venujeproblematike rádiového kanála. Popisuje rôzne druhy rádiových kanálov a ich hlavnécharakteristiky.V druhej kapitole popisuje techniku rozprestierania spektra, jeho výhody. Po krátkompredstavení problematiky rozprestretia spektra sa venuje priamemu rozprestretiua rozprestretiu spektra frekvenčnými skokmi.V tretej kapitole popisuje impulzovú odozvu, jej vlastnosti, čo sa na základe jejmerania dá zistiť o rádiovom kanále.Štvrtá kapitola sa venuje anténovým sústavám, popisuje princíp meraniaimpulzovej odozvy v nich a na koniec približuje samotnú problematiku meraniaimpulzovej odozvy v MIMO systémoch.V poslednej kapitole zameriavam pozornosť na algoritmy používané pri spracovávaníimpulzovej odozvy rádiového kanála.

1. RÁDIOVÝ KANÁLRádiový kanál je priestor kde sa šíria rádiové vlny z vysielača do prijímača. V mobilnejkomunikácii sa rádiové vlny šíria v pásmach veľmi krátkych vĺn VKV (30 MHz až 300MHz) a ultra krátkych vĺn, UKV (300 MHz až 3 GHz).Pri tomto šírení sa k pôvodnému užitočnému signálu vyslaného z vysielacej anténypripočíta šum, nežiaduci signál ale aj ten istý užitočný signál odrazený od prekážoknachádzajúcich sa v okolí vysielača a prijímača a signál v prijímači sa bude od pôvodnéhoužitočného signálu značne odlišovať. Tieto vplyvy popisujú rôzne rádiové kanály :- AWGN rádiový kanál- CAWGN rádiový kanál- MRFC rádiový kanálMobilný rádiový kanál je ťažko predstaviteľný bez šumu alebo nežiaducehosignálu, ktorý je pripočítaný k užitočnému signálu. Vo väčšine pojem šum reprezentujeaditívny biely Gaussov šum AWGN (Additive White Gaussian Noise). Už zo samotnéhonázvu AWGN vyplýva, že sa jedná o šum, ktorý je pripočítaný k užitočnému signálu(aditívny), ktorý má konštantnú spektrálnu hustotu (biely), a ktorý má gaussovskérozdelenie pravdepodobnosti.[2]Za zdroj AWGN môžeme považovať hlavne tepelný šum. Dôvodom vznikutepelného šumu je náhodný pohyb elektrónov vďaka tepelnej energii, čo spôsobujepripočítanie nezávislého rušiaceho signálu k užitočnému. Tepelný šum je produkovanýveľkým množstvom nezávislých zdrojov, preto je modelovaný ako gaussovský náhodnýproces.CAWGN (Complex Additive White Gaussian Noise) rádiový kanál sa privýpočtoch a simuláciách nepoužíva tak často ako kanál AWGN, pretože je z hľadiska časupotrebného na výpočet náročnejší.Rádiové kanály popísané vyššie pridávajú k užitočnému signálu šum, ale neriešiavplyvy vznikajúce viaccestným šírením. Model viaccestného Rayleighovho únikovéhokanála MRFC (Multipath Rayleigh Fading Channel) popisuje spomínané viaccestné šírenies Dopplerovym posunom.

2. ROZPRESTRETIE FREKVENČNÉHO SPEKTRAHlavnou myšlienkou modulačnej metódy rozprestierania spektra je rozprestretieenergie signálu cez oveľa väčšiu šírku frekvenčného pásma, ako je šírka pásmainformačného signálu. Modulačný signál, použitý na rozprestretie spektra jepseudonáhodný kód, ktorý je nezávislý od informačného signálu. [1]Obr. { SEQ Obr_4.4_Priestorovo-časová_matica_ \* ARABIC } Princíp rozprestretiafrekvenčného spektraAk predpokladáme, že vysielací výkon { EMBED Equation.3 } signálus rozprestretým spektrom (SS signál) aj výkon pôvodného signálu sú rovnaké, potomvýkonová spektrálna hustota signálu s rozprestretým spektrom je { EMBED Equation.3 },kde { EMBED Equation.3 } je systémový zisk a je rovný pomeru B s /B ss , ktorý je zvyčajneod 10 do 40dB. Z toho vyplýva, že výkon vyžarovaného SS signálu je rozložený na 10 až1000 väčšej šírke pásma ako výkon pôvodného signálu, čiže výkonová spektrálna hustotaje 10 až 1000 krát menšia v určitom úseku. Táto vlastnosť SS signálu zabezpečujeminimálne rušenie úzkopásmových signálov. Z toho dôvodu je možná činnosťúzkopásmového aj širokopásmového systému v tej istej oblasti.Ďalšou vlastnosťou SS signálov je ich kvázišumový charakter.[1] To znamená, žekaždý SS signál by mal byť nekorelovaný s ostatnými SS signálmi, ktoré využívajú to istéfrekvenčné spektrum, ale v skutočnosti tomu tak nie je. SS signály v skutočnosti nie súortogonálne, teda medzi nimi existuje určitý druh korelácie.Podľa spôsobu rozprestretia spektra sa metódy delia na:- prieme rozprestretie spektra DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

- rozprestretie spektra frekvenčnými skokmi FHSS ( Frequency Hopping SpreadSpectrum)- hybridné metódy2.1. DSSSObr. 2 Rozprestretie a zúženie spektra metódou DSSSPri priamom rozprestretí spektra je informačný signál d(t) s modulačnou rýchlosťouR s =1/T s priamo násobený pseudonáhodným kódom pn(t) s čipovou (čip je bit PNpostupnosti) rýchlosťou R ch =1/T ch , ktorá je oveľa väčšia ako prenosová rýchlosťinformačného signálu.{ EMBED AutoCAD.Drawing.16 }Obr. 3 Násobenie signálu krátkym a dlhým kódomVysielaný signál:tx(t)=d(t).pn(t)Na druhej strane, v prijímači, je potom prijímaný signál opäť násobený replikou PN kódu:rx(t).pn(t)=d(t).pn(t).pn(t)=d(t)

Na výstupe z prijímača dostaneme taký istý signál, ako na vstupe vysielača, pretože prisynchronizácii oboch PN kódov je súčin pn(t).pn(t)=1.Obr.4 Potlačenie úzkopásmového rušenia pri metóde DSSSSada PN kódov musí mať tieto vlastnosti:- výhodný priebeh autokorelačnej funkcie (správna synchronizácia)- malú hodnotu vzájomnej korelácie (odstránenie vzájomného rušenia)V praxi sa používajú tieto PN kódy:- Barkerove kódy – hlavne vo WLAN- Goldove a Kasamiho – v asynchrónnych systémoch CDMA- Hadamardove – Walshove kódy (ortogonálne) – v synchrónnych systémochCDMA2.2. FHSSPrincípom rozprestierania spektra frekvenčnými skokmi (Frequency Hopping) jeperiodická zmena frekvencie nosného signálu. Skoky sa realizujú v pridelenom

frekvenčnom pásme, pričom jednotlivé komunikačné kanály môžu byť „klasické“úzkopásmové kanály. Rozprestretie spektra je teda len zdanlivé, pretože vysielač vysielainformáciu vždy v určitom úzkopásmovom kanáli.Prístup ku kanálu sa realizuje pridelením rôznych PN kódov (skokovýchpostupností) jednotlivým účastníkom.Systém s viacnásobným prístupom ku kanálu, ktoré používa rozprestieranie spektrafrekvenčnými skokmi sa označujú FH/CDMA.Obr. 5 Boková schéma vysielača a prijímača FH/CDMAFrekvenčné skákanie delíme na [1] :1. Pomalé frekvenčné skákanie SFH (Slow Frequency Hopping) – pri každom skokusa vyšle minimálne 1 bit informačného signálu)2. Rýchle frekvenčné skákanie FFH (Fast Frequency Hopping) – 1 bit správy savysiela minimálne na dvoch frekvenciách3. IMPULZOVÁ ODOZVA RÁDIOVÉHO KANÁLA

Intersymbolová interferencia (ISI) je hlavným činiteľom, ktorý ovplyvňuje bitovúchybovosť prenosu správ v rádiovom kanále. ISI – intersymbolová interferencia vzniká priprenose informácie (signálu) cez frekvenčne obmedzený rádiový kanál prenosovourýchlosťou porovnateľnou so šírkou pásma B. Ďalším dôvodom vzniku ISI je časovýrozptyl signálu, ktorý je spôsobený viaccestným šírením signálu.Pomocou impulzovej odozvy sa dá zistiť, v akom stave je daný rádiový kanál,koľko ciest šírenia sa nachádza medzi vysielačom a prijímačom a podľa toho môžemeprispôsobiť vlastnosti zariadení použitých v komunikačnom systéme, t.j. môžeme zmeniťmoduláciu, alebo len počet stavov modulácie, prispôsobiť výkon alebo bitovú rýchlosť,zmeniť frekvenciu rádiového kanála.Dajú sa zistiť oneskorenia signálu vplyvom viaccestného šírenia, použitímvhodných algoritmov sa dajú z impulzovej odozvy zistiť smery jednotlivých ciest priviaccestnom šírení a nasmerovať do týchto smerov vyžarovací diagram, alebo nulusmerového diagramu inteligentnej antény. Na základe impulzovej odozvy môžeme určiť ajto, či je medzi prijímačom a vysielačom priama viditeľnosť LOS, alebo nie je (NLOS)a rozhodnúť, či použijeme systém inteligentných antén, alebo systém MIMO.3.1. SPRACOVANIE IMPULZOVEJ ODOZVYImpulzová odozva rádiového kanála môže byť vhodnými algoritmamispracovávaná :- vo vysokofrekvenčnej oblasti- v medzifrekvenčnej oblasti- v základnom pásme3.1.1. SPRACOVANIE IMPULZOVEJ ODOZVY VO VF OBLASTIMeranie impulzovej odozvy je vo vysokofrekvenčnej oblasti komplikované,pretože zariadenia pracujúce vo VF oblasti sú nákladné a náročné. Ak chceme spracovaťimpulzovú odozvu, musíme signál digitalizovať, ale transformácia VF signálu jes použitím terajších obvodov nereálna.

Využitie impulzovej odozvy rádiového kanála vo VF oblasti je napríklad detekciasmeru príchodu signálu z jednotlivých ciest šírenia pomocou fázového detektora.Obr.6 Princíp určenia uhlu príchodu signálu3.1.2. SPRACOVANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V ZÁKLADNOM PÁSMENevýhodou spracovania impulzovej odozvy v základnom pásme je, že každá vetvaz antény musí mať vlastný prijímač, avšak tranformácia signálu do digitálnej oblasti jeoveľa jednoduchšia.Prijímaný VF signál môže byť transformovaný do základného pásma :- pomocou zmiešavačov- priamou konverziouPrincíp transformácie do základného pásma pomocou zmiešavačov spočívav zmiešavaní dvoch signálov, signálu z lokálneho oscilátora LO a prijímaného signálu(Obr. 7).Následne sa demoduluje výsledný signál, ktorý vznikol rozdielom frekvencií obochsignálov [10].

{ EMBED Visio.Drawing.11 }Obr. 7 Princíp konverzie pomocou zmiešavačakde LNA je nízkošumový VF vstupný zosilňovač, LO je lokálny oscilátor, MIXER jezmiešavač a IFA je medzifrekvenčný zosilňovač.Ak sa v prijímači nepoužije demodulátor, ale za zmiešavačom je hneď použitý A/Dprevodník, signál sa môže demodulovať a spracovávať softvérovo. Takáto koncepcia jeznáma ako softvérovo definované rádio (SDR).[3]Pri priamej konverzii do základného pásma sa prijímaný signál bez použitiazmiešavačov sčíta so signálom z lokálneho oscilátora tak, že výstupný signál budev základnom pásme.4. ANTÉNOVÉ SÚSTAVYSnaha o dosiahnutie vyššej prenosovej rýchlosti sa stalo predmetom výskumu voblasti využitia viacerých antén na prijímacej a vysielacej strane a ich kombinácie.Podľa počtu použitých antén na vysielacej a prijímacej strane vzniklo rozdelenieanténových systémov do nasledovných skupín:- SISO (Single Input Single Output) – anténový systém s jednou anténou nastrane prijímača a s jednou anténou na strane vysielača.

- SIMO (Single Input Multiple Output) – anténový systém s jednou anténou nastrane prijímača a s viacerými anénami na strane vysielača.- MISO (Multiple Input Single Output) – anténový systém s viacerými anténamina strane prijímača a s jednou anténou na strane vysielača.- MIMO (Multiple Input Multiple Output) – anténové polia sú použité na stranevysielača aj prijímačaPrincipiálne zobrazenie jednotlivých systémov je na obr. (4).Obr. 8 Princíp zapojenia anténových sústav4.1. MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V ANTÉNOVOM POLIPrincíp merania impulzovej odozvy spočíva v tom, že impulz (obr.4.2) savo vysielači namoduluje na nosnú frekvenciu a následne prenesie do požadovaného pásmaa vyšle sa cez rádiový kanál. Prijímač príjme vyslaný RF signál, zmení ho namedzifrekvenciu kde sa následne demoduluje. Analógovo digitálny prevodník hotransformuje do digitálnej podoby, kde môže byť spracovávaný rôznymi algoritmami(DSP) .

{ EMBED Visio.Drawing.11 }Obr. 9 Princíp zapojenia merania impulzovej odozvy rádiového kanálaMetódy, podľa ktorých sa meria impulzová odozva v anténovom poli môžemerozdeliť na [4] :• Reálne pole – meranie prebieha na všetkých anténach súčasne• Prepínacie pole – krátky časový interval medzi meraním na rôznychelementoch• Virtuálne pole – jeden element svojím pohybom vytvorí anténové pole4.1.1. VIRTUÁLNE POLEObr. 10 Princíp merania impulzovej odozvy pomocou virtuálneho poľaVirtuálne pole je vytvorené použitím jednoduchého anténového elementua pohybom tohto prvku k umiestneniam virtuálnych prvkov poľa. Pri každom virtuálnomumiestnení sa meria impulzová odozva na reálnom elemente a tým sa získa impulzováodozva celého anténového poľa.4.1.2. REÁLNE POLEPri reálnom poli je pole antén zostavené z reálnych elementov. Z každého elementuje prijímaný signál privádzaný do prijímača, kde sa zmiešava, demoduluje, transformuje do

digitálnej podoby a takto upravený signál sa privádza do bloku digitálneho spracovaniasignálu, kde sa následne spracuje vhodnými algoritmami.Obr. 11 Princíp merania impulzovej odozvy pomocou reálneho poľaNevýhodou takéhoto systému je, že každý prijímač Rx obsahuje filtre, zmiešavač,obnovovač nosnej, demodulátor a A/D prevodník a takýto prijímač je použitý pri každejanténe, čo je finančne aj technologicky nevýhodné.4.1.3. PREPÍNANÉ POLENevýhoda predchádzajúceho systému sa odstráni tým, že sa použije len jeden RFprijímač a rýchly prepínač zabezpečí meranie impulzovej odozvy na jednotlivých anténachv reálnom čase.Aby bolo meranie impulzovej odozvy takýmto systémom možné, musí byť prepínanietakéhoto systému kratšie ako je koherentný čas rádiového kanála [5].

Obr. 12 Princíp merania impulzovej odozvy pomocou prepínaného poľa4.2. SYSTÉM MIMOOčakáva sa, že systémy MIMO budú hrať hlavnú rolu v multimediálnychbezdrôtových komunikačných systémoch. Takéto systémy predpokladajú poskytovanieveľkej kapacity prenosového kanála s limitovanou šírkou pásma, čo umožní efektívnevyužitie spektra.Princíp MIMO systémov spočíva v tom, že signály vysielacích antén na jednej stranea prijímacích antén na strane druhej sú kombinované takým spôsobom, že kvalita (bitováchybovosť BER), alebo prenosová rýchlosť (bit/s) bude zväčšená.Obr. 13 Princíp MIMO systémuMIMO systémy používajú metódy priestorovo-časového spracovania, pretože časovýrozmer (t.j. prirodzený rozmer prenášaných signálov) je spojený s rozmerom priestoru,ktorý vznikne použitím anténového poľa. MIMO systémy môžeme považovať zarozšírenie systémov inteligentných antén, avšak zo základného matematického popisuprostredia šírenia sa signálov u MIMO systémov vyplýva, že je možné dosiahnuť oveľalepšie výsledky ako sú dosahované u klasických inteligentných antén. [6]Hlavnou vlastnosťou MIMO systémov je schopnosť využiť viaccestné šírenie prenárast prenosovej rýchlosti účastníkov (zvyčajne je viaccestné šírenie nevýhodou pribezdrôtovom prenose). V oblasti s viaccestným šírením sa vytvoria nezávislé cesty šíreniasignálu medzi každým prvkom anténového poľa vysielača a prijímača.

Za predpokladu použitia n anténových prvkov vo vysielači aj prijímači, budeefektívne vytvorených n paralelných kanálov medzi vysielačom a prijímačom, čím sa n-krát zväčší spektrálna účinnosť. Z tohto riešenia vyplýva nárast kapacity kanála s rastúcimpočtom anténových prvkov. Tento nárast kapacity je samozrejme podmienenýpredpokladom dostatočného počtu nezávislých ciest šírenia.Pri použití MIMO systémov nastáva zlepšenie prenosových charakteristík vďakadvom hlavným dôvodom:- diverzitný zisk- zisk priestorového multiplexu4.2.1. ZISK PRIESTOROVÉHO MULTIPLEXUPrenosové kanály typu MIMO ponúkajú zväčšenie kapacity kanála bez prídavnéhozväčšenia vysielaného výkonu, alebo šírky pásma prenášaného signálu. Toto zväčšenievyužíva zisk priestorového multiplexu a realizuje sa vysielaním nezávislých dátovýchsignálov z jednotlivých antén. Pri vhodných podmienkach v prenosovom kanále(prítomnosť viaccestného šírenia) môže prijímač oddeliť odlišné dátové toky, čo poskytujelineárny nárast kapacity kanála.4.2.2. DIVERZITNÝ ZISKVýkon signálu sa v bezdrôtovom kanále náhodne mení. Diverzita predstavujevýhodnú metódu pre zmenšenie úniku signálu v bezdrôtových spojeniach. Diverzitnémetódy spočívajú v príjme signálu z viacerých (v ideálnom prípade nezávislých)prenosových ciest s únikom signálu vo frekvenčnej, časovej, príp. priestorovej oblasti.Keďže priestorová diverzia nespôsobuje nárast času prenosu a šírky prenášanéhopásma, je uprednostňovaná pred časovou a frekvenčnou diverziou. [7]Vzájomná korelácia medzi anténami je malá, lebo tieto antény sú od seba dostatočnevzdialené. Hlavným predpokladom je, že rozptyl signálov (pri viaccestnom šírení) jedostatočne veľký na to, aby nevznikala korelácia. Výber najlepšieho signálu zabezpečílepší príjem. Pravdepodobnosť veľkého zoslabenia signálu v rovnakom čase je malá.

Je nutné poznamenať, že vo všeobecnosti nie je možné súčasne využiť oba základnéprincípy zlepšenia prenosových charakteristík [7]. Popisované výhody systémov typuMIMO v podstate určujú dve základné technológie realizácie, konkrétne:- priestorovo-časové diverzitné systémy- systémy s priestorovým multiplexom4.3. IMPULZOVÁ ODOZVA MIMO SYSTÉMUMeranie impulzovej odozvy jednoduchého SISO alebo MISO systému je dobreznáme, ale anténové pole použité na prijímacej strane je len v základňovej stanici. Navysielanie v MS je použitá všesmerová anténa. Toto obmedzenie môže byť prekonanéMIMO systémom, ktorý používa anténové pole aj na vysielacej aj na prijímacej strane. Pretakýto prípad je princíp merania impulzovej odozvy založený na postupnom vysielaníperiodického viacfrekvenčného budiaceho signálu z viacerých vysielacích antén.Meranie impulzovej odozvy MIMO systémov požaduje viacero priestorovýchkanálov vytvorených pomocou viacerých antén na oboch koncoch prenosového reťazca.Obvykle by sme potrebovali viacero vysielačov a prijímačov, paralelne zapojenýcha presne synchronizovaných. Obísť tento problém je možné pomocou prepínania všetkýchanténových prvkov na vysielacej a prijímacej strane [8].Synchronizácia je zabezpečená pomocou presných referenčných oscilátorovpoužitých v prijímači aj vo vysielači.

Obr. 14 Meranie impulzovej odozvy v MIMO systéme pomocou prepínaného poľaVýsledok merania je priestorová časová matica H, ktorej veľkosť závisí odmnožstva použitých antén na prijímacej a vysielacej strane,hh11hH =M21M 1hhh1222MM 2LLLLhhh1N2NMMNObr. 15 Priestorovo-časová maticakde h je impulzová odozva rádiového kanála, M je počet antén na prijímacej strane a N jepočet antén na vysielacej strane.

4.4. MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V SYSTÉMOCH VYUŽÍVAJÚCICHROZPRESTRETIE SPEKTRAPrincíp merania impulzovej odozvy h(t) spočíva v spracovaní signálu v základnompásme pomocou pseudonáhodných postupností PN. PN postupnosti sú generovanépomocou lineárnych spätnoväzobných posuvných registrov. Všetky aritmetické operáciesú binárne operácie. Takýto m-stupňový lineárny spätnoväzobný posuvný register môžegenerovať až 2 m-1 – 1 bitov PN postupnosti [9].Autokorelačná funkcia PN postupnosti je trojuholníková funkcia (obr.8).Obr. 16 Autokorelačná funkcia PN postupnostiPomer medzi veľkosťou hodnoty v špičke a mimo špičky autokorelačnej funkcie jeznámy ako procesný zisk. Procesný zisk poskytuje ďalšie zvýšenie zisku celého systému[9].Pri viaccestnom šírení prijímač prijíma viacero kópií prenášaného signálu s rôznymioneskoreniami. Každá kópia môže byť identifikovaná použitím vlastnej autokorelačnejfunkcie.Obr. { SEQ Obr_4.4_Priestorovo-časová_matica_ \* ARABIC } Autokorelačná funkcia PNpostupnosti v prostredí s viaccestným šírením [9]

4.5. MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVY V MIMO SYSTÉME POMOCOU PNPOSTUPNOSTÍPri meraní impulzovej odozvy MIMO rádiového kanála môžeme využiť vlastnú PNpostupnosť. Originálna PN postupnosť generovaná z polynómu je vysielaná prvýmelementom anténového poľa. Posunuté PN postupnosti sú použité v ostatných elementochanténového poľa. Korelačná funkcia potom bude vyzerať nasledovne :{ EMBED Equation.3 } (4.1)Napríklad, budeme mať PN postupnosť o dĺžke 15 bitov 110010100001110,a označíme ju ako x 1 . Takáto PN postupnosť je vysielaná z prvého elementu anténovéhopoľa. Druhý element anténového poľa vyšle tú istú PN postupnosť s k-bitovým posunomvľavo a označíme ju ako x 2 . Na N-tom elemente bude postupnosť posunutá o (N-1) k-bitovako vidíme na obrázku 4.5 [24].Obr. 17 Posunuté PN postupnosti v MIMO systéme [9]Na vytvorenie viaccestného prostredia MIMO kanálu sa používa zväzkový models viacerými subcestami.{ EMBED Visio.Drawing.11 }Obr. 18 Zväzkový model s viacerými subcestamiTypický graf korelačnej funkcie je zobrazený na obrázku 19.

Obr. 19 Graf impulzovej odozvy na m-tej prijímacej anténe [8]5. ALGORITMY PRE MERANIE IMPULZOVEJ ODOZVYOd kedy Karl Gauss navrhol techniku „najmenšieho štvorca“ okolo roku 1795 napredpovedanie pohybu planét a komét, bola technika najmenšieho štvorca LS (LeastSquare) a jej mnoho variantov široko použitých na riešenie odhadu problémov vo veľkompočte aplikácií. Klasická formulácia “najmenšieho štvorca” ktorá je v haldovej, aleboblokovej forme znamená, že všetky rozmery sú najskôr zhromaždené a potom súčasnespracovávané. Takáto formulácia nastolí hlavné výpočtové problémy od tej doby, čovýpočtová zložitosť je v závislosti O(N 3 ), ktorá rastie spojito s počtom zhromaždených dát,kde N je počet vopred stanovených parametrov. Kvôli nie iteratívnemu charakteru,blokové/haldové LS algoritmy sú považované za menej vhodné pre on-line použitie.Na zvýšenie efektívnosti LS algoritmov, bol odvodený rekurzívny variant, známychako RLS (Recursive Least Square). Výpočtová zložitosť RLS je v závislosti O(N 2 ). Aj keďalgoritmus RLS je teoreticky ekvivalent k blokovému LS, trpí nasledovnými nedostakami:(1) numerická nestabilita spôsobená chybou pri zaokrúhľovaní ktorej príčinou sú jejrekurzívne operácie v ohraničenej dĺžke slova. (2) pomalým sledovacím vybavením prečasovo premenné parametre, a (3) citlivosť na počiatočné podmienky algoritmu. Nazlepšenie sledovacích vlastností RLS boli vyvinuté techniky založené na variabilnom

časovo-premennom zabúdacom činiteli, kovariantnom maticovomznovunastavení/modifikácii a technika posuvného okna.5.1. PREHĽAD REKURZÍVNEJ A BLOKOVEJ LSUvažujme o diskrétnom dynamickom systéme popísanom:{ EMBED Equation.3 }kde u(k) a y(k) sú systémové vstupné a výstupné, v tom poradí. z(k) je zmeraný výstupa v(k) je termín popisujúci biely Gaussov šum s nulovou strednou hodnotou.{ EMBEDEquation.3 }a{ EMBED Equation.3 } sú informačný vektor a vektor neznámeho parametra.Parametre v „{ EMBED Equation.3 }“ môžu byť buď konštanty, alebo premennés nepravidelnými skokmi. Počet parametrov na odhadnutie je označovaný ako N = n + m.5.1.1. BLSNa predbežnú kalkuláciu parametra vektora { EMBED Equation.3 }, použijúc všetkydostupné merania do tohto momentu, j = 1,2, ....,k, môže ako prvá definovať nasledujúcafunkcia:(1){ EMBED Equation.3 }Odlíšením { EMBED Equation.3 }s ohľadom na { EMBED Equation.3 } a nastavenievýsledku derivovania k nule bude viesť k dobre známemu LS riešeniu:{ EMBED Equation.3 }{ EMBED Equation.3 }(2)kde { EMBED Equation.3 } je známe ako odhad najmenšieho štvorca { EMBEDEquation.3 }.

Dokiaľ je { EMBED Equation.3 } dosiahnuté použitím vzorky dát do toho okamihu k, ječastejšie označované ako { EMBED Equation.3 }. Alternatívna kompaktná maticovávektorová forma môže byť napísaná ako:{ EMBED Equation.3 }(3)kde:{ EMBED Equation.3 }Ak je táto formulácia LS použitá pre on-line odhad parametrov, je potrebné prepočítaťrovnicu (3) zakaždým, keď sú k dispozícii nové merania. Tento štýl implementácie jereferovaný ako BLS v tejto práci. Na obídenie problému prepočítavania rovnice (3) bolaodvodená rekurzívna verzia vyššej rovnice.5.1.2. RLSZákladná myšlienka RLS algoritmu je spočítanie parametrov aktualizovanýchv čase „k“ pridaním korekčného výrazu k predošlému odhadu parametru { EMBEDEquation.3 }dokiaľ sa nová informácia nestane dostupnou, častejšie ako prepočítavanierovnice (3) s celou veľkosťou. Znovuformulovanie, ktoré výrazne redukovalo výpočtovépožiadavky, urobilo RLS extrémne atraktívnou v posledných troch desaťročiach preaplikácie na on-line odhad parametrov.RLS algoritmus minimalizuje funkcie primeraným vyberaním koeficientov filtra aaktualizáciou filtra, hneď ako dorazia nové dáta. Chybový signál e(n) a očakávaný signáld(n) sú definované v spätnoväzobnej blokovej schéme (Obr.20).

Obr. 20 Bloková schéma algoritmu RLSOdvodzovanie RLS algoritmov môžeme nájsť v mnohých textoch a prácach. Kôliľahšiemu pochopeniu, je typický RLS algoritmus prezentovaný tu:{ EMBED Equation.3 }kde { EMBED Equation.3 }je jednokroková dopredná predikcia chyby. Tak množstvokorekcií je proporcionálne k predpovedi chýb.Kvôli jeho rekurzívnej podstate bola zložitosť RLS značne redukovaná z O(N 3 ) priBLS na O(N 2 ) v každej aktualizácii predpovede.5.2. DĹŽKOVO PREMENNÉ, OKNO-POSUVNÉ BLOKOVÉ LS ALGORITMY5.2.1. OKNO-POSUVNÁ BLS FORMULÁCIAObidva algoritmy z predchádzajúcej diskusie môžu viesť ku konvergenciipredpovede parametrov k ich skutočnej hodnote pre časovo nepremenné systémy. Avšakkeď je LS aplikovaná na nestacionárne prostredie, ako napr. systémová identifikáciaa parametrová predpoveď za prítomnosti neznámych zmien parametrov, zabúdací faktor

techniky posuvného okna konečnej dĺžky bude široko použitý v spojení s RLS. Takétechniky môžu byť začlenené aj v BLS.Okrem toho zdokonalenie sledovacej schopnosti BLS alebo RLS algoritmu – oknoposuvnátechnika, má tiež podstatnú schopnosť udržať hodnotu výpočtovej zložitosti nafixnej hodnote nahradením rastúceho rozmeru v { EMBED Equation.3 } fixnou maticous menším rozmerom. Ďalšie zlepšenie sledovacej schopnosti algoritmu a na využitie výhodoboch techník: okno-posuvnej a faktora zabúdania, môže byť použitá exponenciálnaváhovacia technika v rámci okno-posuvnej. A preto modifikácia funkcie (1) môže byťvyjadrená nasledovne:{ EMBED Equation.3 }(7)kde L predstavuje dĺžku posuvného okna. { EMBED Equation.3 } je zabúdací faktorexponencionálneho odkladania „starých“ dát v rámci dĺžky okna. Problém LS, založený naodhade parametra { EMBED Equation.3 } je potom minimalizovať ďalšiu hodnotu funkcienajnovšími dátami veľkosti L.Nasledujúc to isté odvodzovanie ako pri BLS, exponencionálne vážený, blokovýalgoritmus najmenších štvorcov s posuvným oknom (SEWBLS) môže byť popísanýnasledovne:{ EMBED Equation.3 }(8)alebo v kompaktnej, vektorovo maticovej forme ako:{ EMBED Equation.3 }(9)kde { EMBED Equation.3 } je rovnako definované ako v rovnici (1) a { EMBEDEquation.3 }je LxL diagonálna matica s diagonálnymi elementami, ktoré sú zabúdaciefaktory { EMBED Equation.3 }.„Výkon“ predchádzajúceho algoritmu bude záležať na dĺžke posuvného okna. Prečasovo nemenné systémy predĺženie okna, zväčší odhadovú presnosť. Avšak pre systém

s nesúvislou (alebo strmou) zmenou parametrov, by mala byť dĺžka okna nastavená podľastarších dát z posledného merania, kvôli dosiahnutiu rýchleho sledovania zmenenýchparametrov. Táto dĺžka okna môže byť odložená na efektívne priradenie relatívne ťažšejváhy pri neskoršom meraní.5.3. AUTOMATICKÉ PRISPÔSOBENIE DĹŽKY OKNA5.3.1. MECHANIZMUS ZMENY DETEKCIEJe veľa možností, ako detekovať zmeny parametrov, najľahšia cesta na implementáciudetektora zmeny môže byť práve založená na predpovedi chyby systému v rámciposuvného okna:{ EMBED Equation.3 }(10)kde { EMBED Equation.3 } a { EMBED Equation.3 }je jeho odhadovaný náprotivok.Rozhodnutie pre zmenšenie dĺžky okna v čase k = k D môže byť urobené aknasledujúci priemerný, oknovo-posuvný detekčný index:{ EMBED Equation.3 }(11)presiahne nastavený prah:(12){ EMBED Equation.3 }

kde H 0 = žiadne zmeny v systémových parametroch, H 1 = zmeny parametrov saobjavili v systéme. M značí dĺžku okna pre kalkuláciu indexu detekovania. Ak jedetekovaná zmena v čase k D , k D bude referované ako detekčný čas.Poukazuje na to, že rovnica (11) je veľmi jednoduchá schéma pre zmenu detekcie.Existuje veľa ďalších, sofistikovanejších techník pre zmenu detekcie. Pre viac informácií[11,12].5.3.2. DĹŽKOVO NASTAVITEĽNÉ POSUVNÉ OKNONa zlepšenie stopovania BLS algoritmu bola vyvinutá nová stratégia nastaveniadĺžky posuvného okna. Podstata navrhnutej cesty leží na jej schopnosti rýchleho zmenšeniadĺžky okna, ktorá by mala byť detekovaná v parametroch systému. Použitie kratšieho oknadovoľuje algoritmu sledovať zmeny parametrov rýchlejšie. Od začiatku tohto zmenšeniaokna sa veľkosť okna bude postupne zväčšovať na pôvodnú dĺžku, aby bola udržanárovnováha výkonu algoritmu. Také rýchle sťahovanie a postupné expandovanie okna robítoto prevedenie vhodné pre širokú škálu aplikácií.

Obr. 21 Ilustrácia automatického nastavenia dĺžky okna.Na prehľadnú ilustráciu tohto konceptu, si pozrime stručný pohľad ukázanýv obr.(21). Ak nie je detekovaná zmena, je použité posuvné okno dĺžky L obr.(21.a) a(21.b). Predpokladajme, že pár parametrov systému prejde zmenou a tie budú detekovanév čase k D . V tomto bode bude dĺžka okna drasticky redukovaná na zníženie meraniav následnej LS kalkulácii. Tento prípad je ilustrovaný na obr.(21.c) Keď sa stanú nové dátadostupné, dĺžka okna sa zväčší krok za krokom dokiaľ opäť nedosiahne plnú veľkosť L.Nato pokračuje originálna oknová schéma, ako je ukázané na obr(21.d) a (21.e).Dĺžka okna pre LS kalkuláciu je väčšia ako číslo parametrov ktoré majú byťodhadnuté. V tomto prípade, minimálna dĺžka okna bude N+1. Navyše, v momentezmenšenia okna, { EMBED Equation.3 } môže stále obsahovať nejaké dáta spred zmenyparametrov. Jedna možnosť na ďalšie zlepšenie výkonu tejto metódy je použitieexponenciálneho váhovania v rámci zmenšeného okna.

Záver:V rámci stručného zhodnotenia možno povedať, že bakalárska práca podrobneanalyzuje problematiku merania a spracovania impulzovej odozvy v MIMO systémoch.Čitateľovi poskytne komplexné informácie ohľadom problematiky merania impulzovejodozvy v MIMO systémoch, ako aj používaných algoritmov.V úvodnej kapitole informuje o základných pojmoch a približuje rôzne rádiovékanály.Ďalšia kapitola podrobne popisuje problematiku rozprestretia spektra a jehovýhody, medzi ktoré patrí predovšetkým minimálne rušenie úzkopásmových signálov,čoho dôsledkom je možná súčasná činnosť úzko, ako aj širokopásmových systémov.Nasledujúce kapitoly sú zamerané na prehľad a analýzu problematiky impulzovejodozvy, MIMO systému, ako aj technológií používaných na meranie v MIMO systémoch.Práca popisuje takisto aj samotnú MIMO technológiu a jej zaradenie v anténovýchsústavách. Hlavný prínos práce je v priblížení metód merania impulzovej odozvy, alehlavne algoritmov používaných na tento účel.S dnešnou ľahko dostupnou výpočtovou silou, preskúmanie používaných algoritmovnie je až také potrebné, ale môže urobiť z existujúcich, numericky menej dokonalýchalgoritmov, výpočtovo viacej efektívne.V tejto práci bol štandardný LS odhad parametrov popísaný z pohľadu jeho lepšejprecíznosti a jednoduchšej implementácie do štandardného rekurzívneho algoritmunajmenšieho štvorca (RLS). Na určenie slabej sledovacej schopnosti BLS bola popísanámetóda posuvného okna s nastaviteľnou dĺžkou. Popísaný spôsob podstatne prekonáva

typické RLS algoritmy a ovláda oba excelentné sledovacie a rovnovážne prevedenia presystémy s nečakanou zmenou parametrov. Premenná dĺžka obdĺžnikového okna algoritmuposkytuje najlepšie prevedenie medzi schopnosťami sledovania, rovnovážnu odhadovanúsprávnosť a výpočtovú zložitosť. Výsledky prezentované v tejto práci sú významnév zmysle potreby premyslenia nasledujúceho problému: Mali by sme použiť BLS aleboRLS metódu? Pri poznaní excelentného prevedenia BLS bude hrať dokonca hlavnejšiurolu v signálovom spracovaní, komunikácii, kontrole a ostatných inžinierskych aplikáciáchv blízkej budúcnosti v situáciách, kde RLS algoritmus dominoval.Existujú aj ďalšie odvodené algoritmy na princípe LS, na meranie impulzovej odozvy,avšak v práci som sa snažil popísať základné algoritmy ako RLS a BLS.Nové služby v telekomunikačnej oblasti kladú požiadavky na zvýšenie prenosovejrýchlosti pri zachovaní dostatočnej kvality. Vlastnosti rádiového kanála sa v čase meniaa preto, ak chceme zachovať požadovanú kvalitu služby, musia zariadenia rýchlo reagovaťna aktuálny stav rádiového kanála. Preto je potrebné uvažovať nad ďalšou optimalizácioupoužívaných metód.

Zoznam obrázkov:Obr. { SEQ Obr_4.4_Priestorovo-časová_matica_ \* ARABIC } Princíp rozprestretiafrekvenčného spektra.............................................................8Obr. 2 Rozprestretie a zúženie spektra metódou DSSS.......................................................9Obr. 3 Násobenie signálu krátkym a dlhým kódom............................................................9Obr.4 Potlačenie úzkopásmového rušenia pri metóde DSSS............................................10Obr. 5 Boková schéma vysielača a prijímača FH/CDMA................................................11Obr.6 Princíp určenia uhlu príchodu signálu....................................................................13Obr. 7 Princíp konverzie pomocou zmiešavača................................................................14Obr. 8 Princíp zapojenia anténových sústav....................................................................15Obr. 9 Princíp zapojenia merania impulzovej odozvy rádiového kanála........................16Obr. 10 Princíp merania impulzovej odozvy pomocou virtuálneho poľa........................16Obr. 11 Princíp merania impulzovej odozvy pomocou reálneho poľa............................17Obr. 12 Princíp merania impulzovej odozvy pomocou prepínaného poľa......................18Obr. 13 Princíp MIMO systému.......................................................................................18Obr. 14 Meranie impulzovej odozvy v MIMO systéme pomocou prepínaného poľa.......21Obr. 15 Priestorovo-časová matica.................................................................................21Obr. 16 Autokorelačná funkcia PN postupnosti..............................................................22Obr. { SEQ Obr_4.4_Priestorovo-časová_matica_ \* ARABIC } Autokorelačná funkcia PNpostupnosti v prostredí s viaccestným šírením [9]...22Obr. 17 Posunuté PN postupnosti v MIMO systéme [9].................................................23Obr. 18 Zväzkový model s viacerými subcestami...........................................................24Obr. 19 Graf impulzovej odozvy na m-tej prijímacej anténe [8]....................................24Obr. 20 Bloková schéma algoritmu RLS.........................................................................27Obr. 21 Ilustrácia automatického nastavenia dĺžky okna...............................................31

Použitá literatúra[1] WIESER, V. : Mobilné rádiové siete I. Odborná knižná publikácia, VydavateľstvoŽilinskej univerzity EDIS, 2002, 312 strán, ISBN 80-7100-936-9[2] PŠENÁK, V. : Adaptácia mobilného rádiokomunikačného spoja s využitím predikciestavu komunikačného kanála, Písomná časť dizertačnej skúšky, Žilina 2007[3] HICKLING, R. : New Technology Facilitates True Software Defined Radio.{ HYPERLINK "http://rfdesign.com/mag/504rfdf1.pdf" }, 2005.[4] TUFVESSON, F. : Directional Channel Models, Channel Sounding, ChannelModelling – ETI 085, 2006.[5] TRAUTWEIN, U., HAMPICKE, D., SOMMERKORN, G., THOMA, R. : ArrayBased Measurements of the Time-Variant Directive Radio Channel, EuMC MunichGermany, 1998.[6] BEACH, M. A. , McNAMARA, D. P. – FLETCHER, P. N. – KARLSSON, P.:MIMO – a Solution for Advanced Wireless Access. Zborník 11. konferencie Antennas andPropagation, Apríl 2001.[7] ČEPEL, P. , WIESER, V.: Prenos dát cez MIMO systém. Konferencia Nové smeryv spracovaní signálov, Tatranské Zruby, Máj 2004.[8] THOMÄ, R.S., HAMPICKE, D., RICHTER, A., SOMMERKORN, G. : AntennaMultiplexing & Time Alignmnt for MIMO Channel Sounding, EuMC Germany, 2002.[9] INTARAPANICH, A. : Broadband MIMO Wireless Systems: Channel Measurementand Modeling, Disertation submitted, Calgary, Alberta, 2005.[10] MARSAN E., BOSISIO G. R., WU K. : A C-Band Direct Digital Receiver MMICand its Carrier Recovery Circuit, Poly-GRAMES Research Center, Montreal Canada,2002.[11] BASSEVILLE, M., NIKIFOROV, I. : Detection of abrupt changes: theory andapplication. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall; 1993.

[12] GUSTAFSSON, F. Adaptive filtering and change detection. West Sussex: Wiley;2000.JIANG J., ZHANG Y., Computers and Electrical Engineering 30 (2004)

Název souboru: 1111111111Adresář:E:\skola\3.Rocnik\bakalarka\ja\hotovoŠablona:C:\Documents and Settings\flip\ApplicationData\Microsoft\Šablony\Normal.dotNázev:Zoznam použitých skratiek:Předmět:Autor:Lukáš HýllKlíčová slova:Komentáře:Datum vytvoření: 6. 6. 2008 9:19Číslo revize: 4Poslední uložení: 6. 6. 2008 9:29Uložil:Lukáš HýllCelková doba úprav: 10 min.Poslední tisk: 6. 6. 2008 9:29Jako poslední úplný tiskPočet stránek: 42Počet slov: 7 041 (přibližně)Počet znaků: 40 135 (přibližně)