Рис. 1. Схематическое представление системы MIMO. OFDM является эффективным средством в борьбе против


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Известия ЮФУ. Технические

науки

Izvestiya

SFedU
.
Engineering Scienc
es



148

Раздел
I
V
.
Радиотехника, телекоммуникации

и акустика

УДК 621.396

В.П. Федосов, А.А. Легин, А.В. Ломакина

АЛ
Г
ОРИТМЫ, ОСНОВАННЫЕ Н
MIMO
-
OFDM
, ДЛЯ
РЕАЛИЗАЦИИ ЦИФРОВОГО

ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО К
АНАЛА СВЯЗИ

На сегодняшний день активное развитие техники

и появление мощных инструментов
цифровой обработки сигналов привело к тому, что беспроводные технологии связи пол
у
чают все более широкое распространение в различных областях. В связи с растущей поп
у
лярности беспроводных технологий к ним повышаются требова
ния в отношении увелич
ния пропускной способности канала и уменьшении вероятности появления ошибок в пер
е
даваемом сообщении. Применение беспроводных технологий представляет интерес прим
е
нительно не только к радиосвязи, но и для осуществления беспроводной а
кустической св
я
зи. Решение этой задачи может обеспечить применение методов и алгоритмов обработки
пространственно
-
временных сигналов. Это актуально для обеспечения связи надводных
объектов с глубоководными аппаратами, которые применяются для проведения нау
-
исследовательских океанологических исследований, спасательных работ, погружение к
затонувшим лодкам и т.д. Наличие беспроводного канала связи позволяет передавать и
с
следовательские данные или видеоизображение с видеокамер, расположенных на глубок
о
водно
м аппарате. Передача видеоизображения требует обеспечения высоких скоростей
передачи данных, что довольно сложно осуществить в условиях затухания, переотраж
е
пропускной спос
обности и обеспечить работу беспроводного канала в условиях мног
о
путного распространения сигналов можно путем применения технологии
MIMO

и
OFDM
. Представлены алгоритмы беспроводной передачи данных для подводного ак
у
стического канала связи, имеющие высокую
а
лиза проведено моделирование вероятности битовой ошибки в зависимости от заданн
о
го отношения сиг
нал/шум (ОСШ). Так, для полосы сигнала 64 кГц вероятность битовой
ошибки при ОСШ  10 дБ равна 10
-
3
. Результаты исследован
ия показали, что технология
MIMO

OFDM

является весьма привлекательным решением для обеспечения высокоскор
стной передачи данных в подводном акустическом канале.

Антенная решетка (АР);
MIMO

(
Multiple

Input

Multiple

Output
);
OFDM

(
Orthogonal

Frequency

Divisi
on

Multiplexing
); акустическая связь; беспроводная связь; пропускная сп
о
собность; вероятность битовой ошибки (
BER
).

V.P. Fedosov, A.A. Legin, A.V. Lomakina

THE ALGORITHM IS BAS
ED ON MIMO
-
OFDM TECHNOLOGY

FOR THE REALIZATION
OF DIGITAL HYDROACOU
STIC
COMMUN
ICATION CHANNEL

To date, the active development of technology and the appearance of powerful instruments
for digital signal processing has resulted to the fact that wireless communication technologies are
becoming more widely used in various fields. Due to

the growing popularity of wireless technol
o-
gies to them increased requirements for increasing bandwidth and reducing the likelihood of e
r-
rors in the transmitted message. Solve these problems allows the use of processing techniques
Раздел
I
V
.

Радиотехника, телекоммуникации и акустика



149

space
-
time signals. The
problem of increasing capacity and maintenance of wireless speaker channel in a multipath pro
p-
agation, using technologies such as MIMO and OFDM. MIMO technology is used for underwate
r
acoustic communications recently to increase the data rate for channels with bandwidth


limited.
on the spatio
-
temporal signals where spatial multiplexing b
y using technology OFDM. The article
presents algorithms for wireless data communication for underwater acoustic communications
channel which have high spectral efficiency. For their analyzing is simulated bit error rate d
e-
pending on the given signal / noi
se ratio (SNR). Thus, for a 64 kHz bandwidth signal bit
-
error
probability when SNR = 10 dB is equal to 10
-
3
. The simulation results show that MIMO OFDM is
a promising technology for high
-
speed data transmission in underwater acoustic channels.

Antenna arra
y (AA);

MIMO (Multiple Input Multiple Output); OFDM (Orthogonal Fr
e-
quency Division Multiplexing); acoustic communication; wireless communication; capacity; Bit
Error Rate (BER).

Постановка задачи
.
Целью проведенного исследования является поиск м
е
тодов и а
лгоритмов для решения проблемы увеличения спектральной эффекти
в
ность и обеспечения работы беспроводного акустического канала в условиях мн
о
гопутного распространения сигналов, используя такие технологии как
MIMO

и
OFDM

[
1

5
]
. Исследуется возможность осущест
вления передачи видеоизображ
е
ний с камер, расположенных на глубоководном аппарате.

Передача видеоизображения в реальном масштабе времени требует высоких
скоростей передачи данных, что сложно осуществить обычными системами связи
в подводном канале. Это связ
ано с тем, что увеличение пропускной способности
требует использования высоких частот для передачи данных. В статье выполнена
оценка затухания сигналов высоких частот в подводной среде с удалением от и
с
точника сигналов, что ограничивает дальность канала св
язи. Моделируемые в р
а
боте сигналы подвержены переотражениям от дна, поверхности и других подво
д
ных объектов, которые приводят к замираниям принятого сигнала.

Методы решения
.
В таких условиях метод
MIMO

позволяет увеличить пр
о
пускную способность без расшир
ения спектра сигнала
.
При этом

пропускная сп
о
собность увеличивается за счет одновременной передачи различных потоков да
н
ных через различные элементы антенной решетки (АР), при этом сигналы, изл
у
чаемые каждым из элементов, занимают

одну полосу частот [
5
-
7
,
19
-
20
]. Хотя эти
сигналы и распространяются в одной среде, за счет пространственной обработки
они могут быть разделены приемником, который также
использует АР
.

Технология
OFDM

является сочетанием модуляции и мультиплексирования и
повышает устойчивость кан
ала связи против частотно
-
избирательных замираний,
вызванных многопутным распространением сигналов. Сигнал
OFDM

представляет
собой множество ортогональных поднесущих, которые входят в состав одного о
с
новного сигнала, при этом каждая поднесущая модулируется

своим битовым пот
о
ком. При прохождении канала связи отдельные поднесущие
OFDM

сигнала могут
быть искажены, что приведет к потере информационных битов, входящих в состав
передаваемого пакета, однако применение технологии помехоустойчивого

кодир
о
вания на пе
редатчике позволяет их восстановить на приемной стороне [
3

5
].

Обычно, система с многопутным распространением может вызвать
замир
а
ния

сигнала в
канал
е
, которое рассматривается как вредный фактор, относящийся
к беспроводной связи [
9
]. Тем не менее, исследов
ания показывают, что в системе
MIMO, при наличии многопутности может быть в некоторых случаях благоприя
т
ным явлением для беспроводной связи. В передатчике последовательный поток
символов данных после необходимой пространственно
-
временной обработки о
т
правля
ется на элементы передающей АР, а затем передаются на приемник. В прие
м
нике принятые символы данных извлекают с помощью различных пространственно
-
Известия ЮФУ. Технические

науки

Izvestiya

SFedU
.
Engineering Scienc
es



150

временных технологий обнаружения. Для того чтобы гарантировать эффективное
разделение различных потоков данных
, элементы АР должны быть разнесены на
достаточном расстоянии (обычно больше половины длины волны несущей) для т
о
го, чтобы предотвратить слишком высокую корреляцию между принимаемыми си
г
налами на различных антеннах [11]. Рис
.

1 иллюстрирует систему

MIMO.

К
ак показано на рис.

1

[
10
]
, сигналы передаются от антенн, а после распр
о
страняются по беспроводному каналу, например, в условиях городской застройки,
и принимаются в приемных антеннах. Каждая приемная антенна получает супе
р
позицию сигналов от передающей ан
тенны.

OFM является модуляцией с множеством поднесущих. В OFM канал дели
т
ся на множество ортогональных подканалов и высокоскоростные сигналы передачи
данных преобразуется в параллельные низкоскоростные подпотоки [12

14,

1
8
].
Чтобы быть переданными, эти п
одпотоки модулируются в каждом подканале.


Рис
.

1
.

Схематическое представление системы

MIMO

OFM является эффективным средством в борьбе против частотно
-
селективных
замираний и межсимвольной интерференции (ISI) [8]. Используя в качестве подкан
а
лов ортого
нальные поднесущие можно значительно улучшить спектральную эффе
к
тивность. Как правило, в OFM добавляется защитный интервал определенной
длины (GI), что позволяет бороться с межсимвольной инте
р
ференцией, в случае
когда длительность GI больше максимального
разброса задержек многопутного
радиоканала. Обычно защитный интервал заполнен циклическим префиксом
(СР) [9, 15].

Основное преимущество технологии OFM заключается в том, что Быстрое
Преобразование Фурье (БПФ) / Обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ)

может быть использовано для осуществления модуляции и демодуляции ортогонал
ь
ных подканалов [23]. Для работы N
-
точечного БПФ, нужно N ×
log

(N) комплексных
умножений, вместо
N
2
, которое необходимо будет при прямом осуществление.

Модель канала
.
В то время
как сигнал в канале распространения проходит
от передающей антенны к приемной антенне, характеристики сигнала меняются
из
-
за следующих факторов: 1) расстояние между двумя антеннами, 2) пути прин
я
тых сигналов и 3) окружающая среда (отражения от различных по
верхностей и
дна) на всем пути [1
6
]. Влияние канала распространения на прохождение сигнала
может быть охарактеризовано с помощью передаточной характеристики.


Для
MIMO
-
OFDM

в частотной области принятый сигнал
y

и передаваемый
сигнал
x

может быть
выражен ка
к [
1
]


,

где
H



матрица передачи канала;
y

-

N
R
×1 вектор принятого сигнала;
x



N
T
×1
ве
к
тор переданного сигнала и
n



N
R
×1 вектор шумов приемника.


n
Hx
y


Раздел
I
V
.

Радиотехника, телекоммуникации и акустика



151

Уравнение, представленное ниже, описывает систему
MIMO

с
N
T

переда
ю
щими антеннами и
N
R

приемными:

,

где
э
лементы
N
R
×
N
T

канальной

матрицы
H

в позициях (
i
,
j
) обозначают канал от
j
-
го передатчика к
i
-
ой приемной антенне [
17
].

Пространственная корреляция всегда проявляется на практике, поскольку к
а
налы между различными а
нтеннами часто коррелированы. В идеальных системах
радиосвязи путь между передатчиком и приемником (
LoS
) называют путем пр
я
мой видимости. Наличие пространственной корреляции подтверждено экспер
и
ментально [
11
, 1
4
]. Пространственная корреляция снижает произв
одительность
системы
MIMO
. Тогда выгода от наличия независимых каналов уменьшается.

В работе [
11
] предполагается, что корреляционные матрицы для передатчика и
приемника могут быть разделены. В литературе [1
4
] вводится модель Кронекера
для моделирования пр
остранственной корреляции, которая широко используется.
В модели Кронекера корреляция между передающими антеннами и приемными
антеннами предполагается независимой и раздельной [1
4
]. Модель корреляции
канала Кронекера может быть представлена в виде

,

где
R
NR

и
R
NT


корреляционные матрицы приемных и передающих антенн, тогда
как
H
ω

представляет

собой независимый одинаково распределённый (i.i.d. ) канал
Рэлея с
замираниями (при отсутствии

прямого пути распространения).

Результаты моделиров
ания
.
Для обеспечения высоких скоростей передачи
необходимо, чтобы частота несущей и ширина спектра полезного сигнала были
как можно больше. Однако, затухание акустических сигналов в водной среде зн
а
чительно увеличивается, что приведет к ограничению дально
сти действия систем
связи. В связи с этим необходимо найти компромисс между дальностью действия
системы связи и используемого частотного диапазона [2
5

2
8
].

Для начала необходимо рассмотреть, как изменяется коэффициент затухания
акустических колебаний в за
висимости от частоты. Диапазон рассматриваемых
частот выберем от 10 до 300 кГц. Рассмотрение диапазона частот ниже 10 кГц не
целесообразно в связи с тем, что обеспечить высокие скорости передачи данных
невозможно, а частоты выше 300 кГц имеют сильное затух
анием и тем самым о
г
раничивают дальность действия.

Энергетической характеристикой звуковой волны является интенсивность
звука. Это физическая величина, которая характеризует мощность, переносимую
звуковой волной в направлении источника.

Интенсивность акус
тического поля на расстоянии
r

от источника определяе
т
ся следующим соотношением

,

где
I
1



интенсивность акустического поля источника;
I
2



интенсивность акустическ
о
го поля на расстоянии
r

от источника;
α



затухание акустических сигн
алов в среде.

Затухание акустических волн зависит от различных параметров, таких как: те
м
пература, соленость, гидростатическое давление, частота сигнала. Исследования зав
и
симость затухания проводились многими учеными, которые позволили определить
эмпиричес
кие формулы которые позволяют рассчитывать зависимость коэффициента
затухания от параметров среды распространения (в нашем случае, воды).



























































R
T
T
R
R
R
T
T
R
N
N
N
N
N
N
N
N
N
n
n
n
x
x
x
h
h
h
h
h
h
h
h
h
y
y
y








2
1
2
1
2
1
2
22
21
1
12
11
2
1
T
N
N
T
R
R
H
R
H
)
(
2
1
2
1


r
e
I
I



1
2
Известия ЮФУ. Технические

науки

Izvestiya

SFedU
.
Engineering Scienc
es



152

Одними из наиболее известных формул являются формулы Торпа и Шулькина
-
Марша [22]. Формула Торпа наиболее точно описыв
ает зависимость коэффициента
затухания от частоты для значения частот менее 5 кГц и имеет следующий вид:

,

(1)

где
f



частота акустического сигнала.

Для нашего диапазона частот больше подходит фор
мула Шулькина
-
Марша,
которая позволяет определить коэффициент затухания не только от частоты, но и
от температуры, солености воды и гидростатического давления. Формула для ра
с
чета имеет вид (без учета гидростатического давления)

,


(2)

где
f



частота акустического сигнала в кГц
;


частота
релаксации в кГц;

T



температура С;




эмпирич
е
ские коэффициенты;

S



соленость воды в %.

Рассмотрим зависимость ко
эффициента затухания от частоты (рис
.

2), при
значении температуры воды 10


С (в качестве водной среды выберем морскую в
о
ду, для нее соленость равна 35

%).


Рис
.

2
.

Зависимость коэффициента затухания от частоты

при температуре

T

= 10

С

На рис
.

2 показа
н график зависимости коэффициента затухания от частоты
при различных значениях температуры морской воды.

Изменение глубины приводит к увеличению гидростатического давления, к
о
торое в свою очередь приводит к уменьшению затухания. Формула Шулькина
-
Марша с уч
етом влияния гидростатического давления имеет следующий вид [2
3
]

,


(3)

где
p



гидростатическое давление в кг/см
2
.

2
4
2
2
2
2
10
3
4100
44
1
11
,
0
f
f
f
f
f








)
(
2
2
2
2
2
T
T
T
f
f
B
f
f
f
Sf
A




))
273
/(
1520
6
(
10
9
,
21




T
T
f
2
2
10
95
,
2
,
10
05
,
2






B
A
)
10
54
,
6
1
)(
(
4
2
2
2
2
2
p
f
f
B
f
f
f
Sf
A
T
T
T







Раздел
I
V
.

Радиотехника, телекоммуникации и акустика



153


Рис
.

3
.

Зависимость коэффициента затухания от частоты

при температуре

T

= 4

°С,
T

= 10

°С,
T

= 20

°С

Гидростатическое давление можно определить по известной из физики формуле

,

(4)

где
h



глубина в м;
g

 9,8 м/с


ускорение свободного падении;
ρ



плотность
жидкости (для морской воды 1020

1030 кг/м
3
).

При этом необходимо учесть, что формула (4) дает значение гидростатич
е
ского давления в Па, а в формуле (3) его размерность выражена в кг/см
2
. График
зависимости коэффициента затухания от частоты
и глубины, при т
емпературе
морской воды 10 °С представлен на рис. 4. Отметим, что данные на этом графике
показаны без учета изменения температуры с изменением глубины.

Передача видеоизображения по беспроводному каналу связи требует обесп
е
чения необходимой скорость передач
и цифрового потока данных. За основу возьмем
видео поток, который использует стандарт видео сжатия
MPEG
-
4 [24], позволяющий
достичь высокой степени сжатия информации, сохранив при этом высокое качество
изображения. Стандарт имеет так называемые «уровни, у
казывающие максимал
ь
ное разрешение изображения, частоту кадров и битрейт для различных профилей.
Остановимся на уровне 1.2 данного стандарта и выберем основной профиль, прим
е
няемый для цифрового видеопотока стандартной четкости. Максимальная скорость
поток
а при этом будет равна 384 кбит/с, разрешение и частота кадров при этом м
о
жет быть равна 320х24020 либо 352х28815,2. Таким образом, канал связи до
л
жен обеспечивать минимальную скорость передачи 384 кбит/с, с учетом наличия
сигналов синхронизации (пилот с
игналов) и служебной информации выберем тр
е
буемую скорость передачи данных канала связи равную 450 кбит/с.

Рассчитаем ориентировочные параметры
OFDM

сигнала и количество эл
е
ментов антенной решетки, необходимые для реализации беспроводного канала
связи с тр
ебуемой пропускной способностью при этом не будет учитываться о
т
ношение сигнал/шум в канал, которое приводит к снижению пропускной спосо
б
ности. Для начала необходимо выбрать частоту несущего колебания. При этом
необходимо учесть, что с увеличением частоты
возрастает затухание. Остановимся
на значении частоты несущего колебания
f

 75 кГц, при этом затухание сигнала
будет составлять 28 дБ/км, полосу сигнала выберем равную
Δ
f

 64 кГц.

gh
p


Известия ЮФУ. Технические

науки

Izvestiya

SFedU
.
Engineering Scienc
es



154


Рис
.

4
.

Зависимость коэффициента затухания от частоты акустического
сиг
нала и глубины, при температуре морской воды 10°С

Следующим шагом является выбор количества поднесущих
OFDM

сигнала.
Поскольку для получения
OFDM

сигнала используется аппарат быстрого обратн
о
го преобразования Фурье (ОБПФ), необходимо чтобы их количество бы
ло кратно
степени
2
. Выберем количество поднесущих равное
2048
. Разделим выбранную
ширину спектра сигнала
OFDM

на количество поднесущих и получим ширину
спектра для каждой поднесущей


где
Δ
f



ширина спектра
OFDM

сигнала.

Зная ширину спектра одной поднесущей, рассчитаем минимальную длительность
OFDM

символа, определяющую скорость передачи данных на каждой поднесущей


Для модуляции каждой поднесущей могут использоваться различные виды
модуляции:
BPSK
,
QPSK
, 16
-
QAM
, 64
-
QAM

и т.д. Применение многопозицио
н
ных видов модуляции позволяют увеличить пропускную способность канала св
я
зи, однако и больше подвержены воздействию шумов. В качестве модуляции в
ы
берем многопозиционную фазовую манипуляци
ю 8
PSK
, которая позволяет пер
е
давать 3 бита за один период символа
OFDM
.

Итак, скорость передачи данных с помощью
OFDM
сигнала будет равна


где
m



количество передаваемых бит с помощью 8
PSK
;

F
s



длительность
OFDM

символа;

N



ко
личество поднесущих.

Теоретически, применяя технологию
MIMO
, можно увеличить пропускную
канала связи пропорционально увеличению количества элементов антенной р
е
шетки. Для рассматриваемого случая, чтобы достичь требуемой пропускной сп
о
собности 450 кбит/с
,

необходимо
е

количество элементов антенной решетки
равно
450/96  5 элементам.

Моделирование подводного акустического канала связи проводилось в среде
Matlab
. В качестве модели канала была выбрана модель Релея
-
Райса. Шум в кан
а
ле задавался как Аддитивный Б
елый Гауссовский Шум (АБГШ). Параметры мод
е
ли сигнала в подводном канале связи приведены в табл
.

1.

31,2,
2048
поднес
f
f
Гц


22
64,1.
31,2
S
поднес
T
мс
f


315,6204895,8/,
ss
RmFN
кбитс

Раздел
I
V
.

Радиотехника, телекоммуникации и акустика



155

Таблица 1

Количество передающих антенн

5

Количество приемных антенн

5

Частота дискретизации

500 кГц

Несущая частота

75 кГц

Защитный интервал

16 мс

Шири
на спектра
OFDM

сигнала

31,2 Гц

Минимальная длительность
OFDM

символа

64,1 мс

Полоса сигнала

64 кГц

Количество поднесущих
OFDM

2048

Количество путей

6

Тип модуляции

QPSK
-
8

На рис
.

5 представлена зависимость вероятности битов
ой

ошиб
ки

от отнош
е
ния сиг
нал/шум для системы
MIMO

5
x
5.



Рис
.

5
.

Зависимость вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум
(ОСШ) для подводного акустического канала

Выводы
.
В
ыполнен анализ эффективности алгоритмов, основанных на технол
о
гии
MIMO
-
OFDM
, для реализации беспровод
ного канала связи с подводными объе
к
тами для передачи данных (преимущественно видеоизображений), которые требуют
высокой пропускной способности канала. Рассчитана зависимость коэффициента з
а
тухания от параметров среды распространения и частоты несущей используемых си
г
налов. Проведен приближенный расчет требуемых параметров
OFDM

сигнала (кол
и
чество и применяемый вид модуляции поднесущих) и требуемое количество антенн.
Из полученных результатов

следует, что для обеспечения высокой пропускной сп
о
собности при использовании сигналов высокой частоты, необходимо увеличивать к
о
личество элементов приемных и передающих АР. Выбор частотного диапазона ос
у
ществлялся по большей степени не с учетом обеспечен
ия большой дальности действия
канала связи, а обеспечения требуемой пропускной способности. Однако в этом ди
а
пазоне частот можно осуществить связь с объектами, находящимися на глубине п
о
рядка одного километра. Зависимость коэффициента затухания сигнала от
частоты
приводит к неравномерному затуханию сигнала в пределах рабочей полосы частот,
что необходимо учитывать на приемной стороне для компенсации такой неравноме
р
ности. Результаты, полученные для подводного канала связи, показали, что использ
о
вание технол
огии
MIMO

OFDM

позволяет обеспечить высокую скорость передачи
данных и сравнительно небольшую битовую ошибку для акустического канала связи
Известия ЮФУ. Технические

науки

Izvestiya

SFedU
.
Engineering Scienc
es



156

[5]. Для проверки достоверности результатов моделирования необходимо проведение
дальнейших практических исследований

для оценки возможности применения ада
п
тивных алгоритмов [1

4] в реальных условиях.

Результаты исследований, изложенные в данной статье, получены при ф
и
нансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в
рамках реализации госзадания
№2014/74 «Разработка систем диагностики состо
я
ния биологических и технических объектов с использованием алгоритмов анализа
нестационарных сигналов. Исследования проводились в ФГАОУ ВО ЮФУ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СП
ИСОК

1.

Федосов В.П., Муравицкий Н.С.

Адаптивная приемная антенная решетка для обработки
пространственно
-
временных сигналов в

MIMO
-
системе беспроводной передачи данных

//
Антенны
.


2011.




8
.


С. 35
-
43.

2.

Федосов В.П., Емельяненко А.В., Гладушенко С.Г., Поморцев П.М.

Методы и алгоритмы
многоканальной пространстве
нной обработки широкополосных сигналов

//
Нелинейный
мир
.


2012.


Т. 10
,



11
.


С. 731
-
737.

3.

Федосов В.П., Емель
яненко А.В.

Сравнительная эффективность беспроводного доступа
на основе пространственной адаптации на выходах антенной решетки при использов
а
нии
MIMO

OFDM

в релеевском канале

//
Антенны
.


2013.




10

(197)
.


С. 045
-
049.

4.

Федосов В.П., Кучерявенко С.В., Муравицкий Н.С.

Повышение эффективности радиосвязи
в релеевском канале на основе антенных решеток

//
Антенны
.


2008.




11
.


С. 98
-
104.

5.

Baosheng Li
,

Jie Huang
,

Shengli Zhou
,

Ball K.
,

Stojanovic M.
,

Freitag L.
,


MIMO
-
OFDM for High
-
Rate Underwater Acoustic
Communications

//
Oceanic Engineering, IEEE
Journal
.


2009.



Vol. 34,

Issue 4
.



P
. 634
-
644.

6.

Shiu D., Fos
chini G.J., Gans M.J., Kahn J.M.

Fading Correlation and Its Effect on the Capacity
of Multielement Antenna Systems // IEEE Transactions on Communications.


2000.


V
ol
.

48.



P
. 502
-
513.

7.

Paulraj, Arogyaswami J., Gore, D.A., Nabar R.U., Bolcskei H
.

Switching between diversity
and multiplexing in MIMO systems

//

Proceedings of the IEEE.


No.
92 (2).


P
. 198
-
218.

8.

Raleigh G.G. and Cioffi J.M
. Spatio
-
temporal coding for wireless communicat
ion // IEEE
Trans. on Communications.


March 1998.


V
ol. 46
,

N
o. 3
.



P
.

357
-
366.

9.

Bolcskei H., Gesbert D., and Paulraj A.J.

On the capacity of OFDM
-
based spatial multiple
x-
ing systems

// IEEE Trans. Commun.


Feb. 2002.


V
ol. 50,
N
o. 2
.



P
. 225
-
234.

10.

Le
Floch B., Alard M., Berrou C.

Coded orthogonal frequency division multiplex // Proc. of
IEEE.


V
ol. 83,
N
o. 6.


P
. 982
-
996.

11.

Bolcskei H. and Paulraj A.J.

Space
-
frequency coded broadband OFDM systems // Proc. IEEE
WCNC


Chicago, IL, Sept. 2000.


P
. 1
-
6.

12.

Foschini G.J.

Layered space
-
time architecture for wireless communication in a fading env
i-
ronment when using multiple antennas // Bell Lab.Tech. J.


1996.


No.
1 (2).


P
. 41
-
59.

13.

Shiu Da
-
Shan, Foschini G.J., Gans M.J., Kahn J.M.

Fading correlation and its

effect on the
capacity of multielement antenna systems // IEEE Transactions on Communications.


2000
.




V
ol. 48,
N
o. 3.


P
. 502
-
513.

14.

Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung G. Kang.

MIMO
-
OFDM Wireless
Communications with MATLAB // John Wiley &

Sons (Asia) Pte Ltd.


2010.

15.

А
.van Zelst, Schenk T.C.W.

Implementation of a MIMO OFDM based wireless LAN system //
IEEE Transactions on Signal Processing.



2004.


Vol. 52,

No. 2.

16.

Li Y. (G.), Winters J. H., Sollenberger N.R.

MIMO
-
OFDM for wireless commu
nications: si
g-


2002.


V
ol. 50.



P
. 1471
-
1477.

17.


Performances of Weighted Cyclic Prefix OFDM with Low
-
Complexity
Equalization //

IEEE Communications Letters.


No.
1
7

(3).


P
. 439
-
442.

18.

Kermoal J., Schumacher L., Pedersen K.I., Mogensen P., Frederiksen F.

A Stochastic MIMO
Radio Channel Model With Experimental Validation // IEEE Journal on Selected Areas Co
m-
munications
.



2002.


V
ol
.

20.


P
. 1211
-
1226.

19.

N., Bau D.

Numerical Linear Algebra

// SIAM.


1997.

Раздел
I
V
.

Радиотехника, телекоммуникации и акустика



157

20.

Zelst A.

Space division multiplexing algorithms

// Proc. of the

10th Mediterranean
Electrotechnical Conference (MELECON).


2000.


V
ol. 3.


P
. 1218
-
1221.

21.

Слюсар В.

Системы
MIMO
: принципы построения и о
бработка сигналов

// Э
лектроника
.
Наука
.

Технология
.

Бизнес
.


2005.




8
.

22.

Coleri S., Ergen M., Puri A., Bahai A.

Channel estimation techniques based on pilot arrang
e-
ment in OFDM systems

// IEEE Transactions on Broadcasting.


Sep. 2002.

23.

Урик Роберт Дж
. О
сновы гидроакустики
:

Пер. с англ.


Л.: Судостроение, 1987.


448 с.

24.

Рожин Ф.В., Тонаканов О.С
. Общая гидроакустика
.

-

М.: Изд
-
во Моск. ун
-
та, 1988.


160 с.

25.

H.264

or

MPEG
-
4 Part 10, Advanced Video Coding

(MPEG
-
4 AVC).

26.

Гусев

В.Г.

Системы пространственно
-
в
ременной обработки гидроакустической инфо
р
мации
.



Л.: Судостроение
,
1988.


264 с.

27.

Конданев В.П., Пискарев С.П.

Методика оптимизации характеристик системы передачи
цифровой информации по гидроакустическому каналу в условиях однолучевого приема
// Акустиче
ский журнал.


1996.


Т.
42
,



4.


С
. 573
-
576.

28.

Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М
. Цифровая акустическая связь в мелком море для океанол
о
гических применений // Акустический журнал.


2010.


Т.

56, №

2.


С
. 245
-
255.

29.

Волков А.В., Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М.

Цифров
ая гидроакустическая связь для океанол
о
гических применений // Материалы
YII

Международной научно
-
технической конференции
"Современные средства и методы океанологических исследований".



М.
,

2001.


С.
182
-
191.

REFERENCES

1.

Fedosov V.P., Muravitskiy N.S
. Adap
prostranstvenno
-
vremennykh signalov v MIMO
-
sisteme besprovodnoy peredachi dannykh
[Foster adaptive antenna array for processing spatio
-
temporal signals in MIMO
-
system of
wireless data transmission],
Anten
ny

[
Antennas],

2011, No. 8, pp. 35
-
43.

2.

Fedosov V.P., Emel'yanenko A.V., Gladushenko S.G., Pomortsev P.M.
Metody i algoritmy
o-
rithms of multichannel processing of broadband
signals],
Nelineynyy mir

[
Nonlinear World],

2012, Vol. 10, No. 11, pp. 731
-
737.

3.

Fedosov V.P., Emel'yanenko A.V
. Sravnitel'naya effektivnost' besprovodnogo dostupa na
osnove prostranstvennoy adaptatsii na vykhodakh antennoy reshetki pri ispol'zovanii MIMO
O
FDM v releevskom kanale [Comparative efficiency of wireless access on the basis of spatial
adaptation at the outputs of the antenna array using MIMO OFDM in Rayleigh channel],
Antenny

[
Antennas],

2013, No. 10 (197), pp. 045
-
049.

4.

Fedosov V.P., Kucheryavenko

S.V., Muravitskiy N.S.

Povyshenie effektivnosti radiosvyazi v
releevskom kanale na osnove antennykh reshetok [Improving the efficiency of radio communic
a-
tions in Rayleigh channel based on antenna arrays],
Antenny

[
Antennas],

2008, No. 11, pp. 98
-
104.

5.

Baosheng Li
,

Jie Huang
,

Sheng
li Zhou
,

Ball K.
,

Stojanovic M.
,

Freitag L.
,


MIMO
-
OFDM for High
-
Rate Underwater Acoustic Communications,

Oceanic Engineering, IEEE
Journal
,

2009, Vol. 34,

Issue 4
, pp. 634
-
644.

6.

Shiu D., Foschini G.J., Gans M.J.,

Kahn J.M.

Fading Correlation and Its Effect on the Capacity
of Multielement Antenna Systems
,

IEEE Transactions on Communications
,

2000
,

Vol.

48
,


pp
. 502
-
513.

7.

Paulraj, Arogyaswami J., Gore, D.A., Nabar R.U., Bolcskei H
.

Switching between diversity
and multiplexing in MIMO systems
,

Proceedings of the IEEE
,

No. 92 (2)
,

pp
. 198
-
218.

8.

Raleigh G.G. and Cioffi J.M
. Spatio
-
temporal coding for wireless communication
,

IEEE
Trans. on Communications
,

March 1998
,

Vol. 46, No. 3
,

pp
. 357
-
366.

9.

Bolcskei H., Gesbert D., and Paulraj A.J.

On the capacity of OFDM
-
based spatial multiple
x-
ing systems
,

IEEE Trans. Commun
,
Feb. 2002
,

Vol. 50, No. 2
,

pp
. 225
-
234.

10.

LeFloch B., Alard M., Berrou C.

Coded orthogonal f
requency division multiplex
,

Proc. of
IEEE
,

Vol. 83, No. 6
,

pp
. 982
-
996.

11.

Bolcskei H. and Paulraj A.J.

Space
-
frequency coded broadband OFDM systems
,

Proc. IEEE
WCNC


Chicago, IL, Sept. 2000
,

pp
. 1
-
6.

12.

Foschini G.J.

Layered space
-
time architecture for wirele
ss communication in a fading env
i-
ronment when using multiple antennas
,

Bell Lab.Tech. J.
,

1996
,

No. 1 (2)
,

pp
. 41
-
59.

13.

Shiu Da
-
Shan, Foschini G.J., Gans M.J., Kahn J.M.

Fading correlation and its effect on the
capacity of multielement antenna systems
,

IEEE
Transactions on Communications
,

2000
,


Vol. 48, No. 3
,

pp
. 502
-
513.

Известия ЮФУ. Технические

науки

Izvestiya

SFedU
.
Engineering Scienc
es



158

14.

Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung G. Kang.

MIMO
-
OFDM Wireless
Communications with MATLAB
,

John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd. 2010.

15.

А
.van Zelst, Schenk T.C.W.

Implementation of

a MIMO OFDM based wireless LAN system
,

IEEE Transactions on Signal Processing
,

2004
,

Vol. 52, No. 2.

16.

Li Y. (G.), Winters J. H., Sollenberger N.R.

MIMO
-
OFDM for wireless communications: si
g
nal
detection with enhanced channelestimation
,

IEEE Trans. on Comm
.
,

2002
,

Vol. 50
,

pp
. 1471
-
1477.

17.


Performances of Weighted Cyclic Prefix OFDM with Low
-
Complexity
Equalization
,

IEEE Communications Letters
,

No. 17

(3)
,

pp
. 439
-
442.

18.

Kermoal J., Schumacher L., Pedersen K.I., Mogensen P., Frederiksen F.

A Stochastic MIMO
Radio Channel Model With Experimental Validation
,

IEEE Journal on Selected Areas Co
m-
munications
,

2002
,

Vol
.

20
,

pp
. 1211
-
1226.

19.


Numerical Linear Algebra
,

SIAM
,

1997.

20.

Zelst A.

Space division multiplexing algorithms
,

Proc. of the 10th Mediterranean
Electrotechnical Conference (MELECON)
,

2000
,

Vol. 3
,

pp
. 1218
-
1221.

21.

Slyusar V.

Sistemy MIMO: printsipy postroeniya i obrabotka signalov [MIMO systems: pri
n-
ciples of construction and signal processing],
Elektronika. Nauka. Te
khnologiya. Biznes

[
Electronika: Science, Technology, Business
],

2005, No. 8.

22.

Coleri S., Ergen M., Puri A., Bahai A.

Channel estimation techniques based on pilot arrang
e-
ment in OFDM systems
,

IEEE Transactions on Broadcasting
,

Sep. 2002.

23.

Urik Robert Dzh.

Os
novy gidroakustiki [Fundamentals of hydroacoustics]: Translation from
English.
Leningrad
: Sudostroenie, 1987, 448 p.

24.

Rozhin F.V., Tonakanov O.S.

Obshchaya gidroakustika [General underwater acoustics]. Mo
s-
cow: Izd
-
vo Mosk. un
-
ta, 1988, 160 p.

25.

H.264

or

MPEG
-
4 Part 10, Advanced Video Coding

(MPEG
-
4 AVC).

26.

Gusev V.G.

Sistemy prostranstvenno
-
vremennoy obrabotki gidroakusticheskoy informatsii [System
of spatial
-
temporal processing sonar information].
Leningrad
: Sudostroenie, 1988, 264 p.

27.

Kondanev V.P., Piskarev S.
P.

of optimization of characteristics of systems of digital information transmission on the
hydroacoust
ic channel in terms of single beam reception],
Akusticheskiy zhurnal

[Akusticheskij Zhurnal], 1996, Vol. 42, No. 4, pp. 573
-
576.

28.

Kur'yanov B.F., Penkin M.M.

Tsifrovaya akusticheskaya svyaz' v melkom more dlya
okeanologicheskikh primeneniy [Digital acoustic

communication in shallow waters for Ocean
o
grap
h-
ic applications],
Akusticheskiy zhurnal

[Akusticheskij Zhurnal], 2010, Vol 56, No. 2, pp. 245
-
255.

29.

Volkov A.V., Kur'yanov B.F., Penkin M.M.

Tsifrovaya gidroakusticheskaya svyaz' dlya
okeanologicheskikh primen
eniy [Digital hydroacoustic link for Oceanographic applications],
Materialy YII Mezhdunarodnoy nauchno
-
tekhnicheskoy konferentsii "Sovremennye sredstva i
metody okeanologicheskikh issledovaniy"

[YII materials of International scientific
-
technical confe
r-
enc
e "Modern methods and tools of Oceanological investigations"]. Moscow, 2001, pp. 182
-
191.

Статью рекомендовал к опубликованию

д.т.н., профессор С.В. Соколов.

Федосов Валентин Петрович



Южный федеральный университет; e
-
mail:
[email protected]
;
347928, Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 88634371632; кафедра
т
еоретических основ
радиотехники;
д
.
т
.
н
.;

профессор
.


Легин Андрей Алексеевич



e
-
mail:
[email protected]
;
тел.: 8951837
4483;
кафедр
а

т
еоретических основ радиотехники
;

аспирант.

Ломакина Анна Владимировна



e
-
mail
:
avemelyanenko
@
sfedu
.
ru
;
тел.: 89515050232; к
а
федра теоретических основ радиотехники; аспирант.

Fedosov

Valentin Pet
rovich



Southern Federal University; e
-
mail:
[email protected]
;
44,
foundations of radio technology; d
r
.

of
eng. sc.;

p
rofessor
.


Legi
n

Andrey Alexeevich



e
-
mail:
[email protected]
;
phone: +79518374483; the d
e-
partment of theoretical foundations of radio technology; postgraduate student.

Lomakina

Anna Vladimirovna



e
-
mail:
[email protected]
;
phone: +79515050232; the


Приложенные файлы

  • pdf 4448718
    Размер файла: 523 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий