توضیحات

 

پروژه متلب ترکیب سیستم مخابرات بیسیم مایمو و مالتی پلکس فرکانسی متعامد( MIMO-OFDM)

 

سیستم های مخابراتی تلفن همراه مدرن، به منظور بالا بردن راندمان طیفی، از ترکیب سیستم چند ورودی- چند خروجی و فن آوری مالتی پلکس فرکانسی متعامد استفاده می کنند، و به عنوان سیستم هایMIMO-  OFDM شناخته می شوند.

سیستمMIMO:

استفاده از فن آوری های مبتنی بر MIMO بدون افزایش پهنای باند فرکانسی یا توان متوسط ارسالی قادر است، ظرفیت ارسال بالاتر و پوشش سلول بهتر را پشتیبانی کند. فن آوری های مبتنی بر MIMO را می توان به دو دسته، چندگانگی ارسال و مالتی پلکس فضایی تفکیک نمود. روش چندگانگی ارسال، با ارسال مناسب کپی های چندگانه داده به گیرنده باعث افزایش نسبت سیگنال به نویز می شود و در نتیجه پوشش و کیفیت سرویس افزایش می یابد؛ در حالی که مالتی پلکس فضایی، ظرفیت ارسال و راندمان طیفی (نسبت نرخ بیت به عرض باند) را افزایش می دهد.

چنانچه فرستنده، اطلاعات کانال را در اختیار داشته باشد، می تواند متناسب با شرایط کانال یکی از این روش ها را برای وضعیت ارسال انتخاب کرده و در نهایت با انتخاب مناسب ترین آرایش آنتن های چندگانه در فرستنده و گیرنده، راندمان و قابلیت اطمینانیک سیستمMIMO را افزایش دهد.

همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است، سیستمMIMO در سمت فرستنده و گیرنده از آنتن های چندگانه استفاده می کند. در مقایسه با سیستم یک ورودی یک خروجی ، سیستمMIMO دو مزیت مهم زیر را داراست:

• افزایش قابل توجه در ظرفیت و راندمان طیفی سیستم ظرفیت سیستم به طور خطی با تعداد حداقل آنتن های فرستنده و گیرنده افزایش می یابد.
• افزایش چندگانگی زمانی که کانال های مختلف ازهم مستقل باشند، چندگانگی فضایی موجب کاهش اثر فیدینگ می شود. این مطلب به وضوح در شکل زیر دیده می شود.

شکل سیستمMIMO.

 

در سال های اخیر طرح های مختلف آنتن هوشمند پدید آمده، که در سناریوهای گوناگون کاربردهایی پیدا کرده است. ۴ نوع MIMO گسترده تر در ادامه به طور خلاصه بررسی شده است. این۴ طرح MIMO برای دستیابی به اهداف مختلف طراحی شده اند.

مالتی پلکس تقسیم فضایی :

سیستم هایSDM از آنتن های چندگانه استفاده می کنند تا بهره مالتی پلکس را حداکثر کنند. هدف این خانواده، در واقع افزایش ظرفیت ارسال و راندمان طیفی (نسبت نرخ بیت به عرض باند) برای هر کاربر می باشد.

دستیابی چندگانه تقسیم فضایی :

آرایه هایSDMA تعداد کاربران پشتیبانی شده را حداکثر می کنند. در این سیستم پاسخ ضربه کانال برای هر یک از کاربران با بقیه متفاوت است، و درنتیجه پشتیبانی چندین کاربر در باند فرکانسی یا اسلات زمانی یکسان، ممکن می شود.

چندگانگی فضایی :

کدهای بلاکی فضا زمان و کدهای ترلیز فضا زمان در این گروه جای می گیرند. هدف این گروه از کدها، رسیدن به حداکثر بهره چندگانگی ممکن است. در روش چندگانگی ارسال، آنتن های چندگانه تا حد ممکن از هم دور هستند، به طوری که سیگنال های ارسالی آنتن های مختلف، فیدینگ های مستقلی را تجربه کرده، و در نتیجه به حداکثر بهره چندگانگی می رسد.

شکل دهی بیم:

روش شکل دهی بیم، به منظور ایجاد بیم فرستنده-گیرنده انتخابگر فضایی، استفاده می شود و اثر تداخل کاربران مجاور کاربر مورد نظر را کاهش میدهد. در این روش، سیگنال های دریافتی قابل جداسازی زاویه ای هستند. این نوع از آنتن های هوشمند برای کاهش اثر سیگنال های تداخلی هم کانال و تامین بهره Beam forming استفاده می شود.

سیستمOFDM:

OFDMیک روش مبتنی بر مدولاسیون چندحامل، برای ارسال سیگنال روی کانال های بی سیم است، که با تقسیم رشته داده موازی با نرخ پایین تر، باعث تجزیه کانال انتخابگر فرکانسی به یک مجموعه موازی از کانال های فیدینگ تخت شده و در نتیجه ساختار گیرنده را ساده می کند.

از ویژگی های مهم OFDM این است که، کانال رادیویی را به چند زیر کانال با نرخ داده پایین، تخت و باند باریک تبدیل می کند. هر زیر حامل می تواند داده یک کاربر را حمل کند و طرح دستیابی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد را نتیجه می دهد. همچنین، هر کدام از زیر حامل ها یا کاربران می توانند مدولاسیون متفاوتی داشته باشند.

ویژگی های انعطاف پذير OFDM در کنار پیچیدگی کم آن، باعث شده که این روش، کاندید مناسبی برای مخابرات با نرخ داده بالا در کانال های رادیوی انتخابگر فرکانسی متغیر با زمان، باشد.

سیستم MIMO – OFDM:

به عنوان یک زیر بخش کلیدی در مخابرات بی سیم نسل آینده،MIMO ها قادر خواهند بود، نرخ داده بسیار بالاتر از سیستم مخابرات (UMTS) نسل سوم را پشتیبانی کنند. بدین ترتیب قابل پیش بینی است که با ترکیبMIMO و OFDM بتوان به نرخ ارسال و قابلیت اطمینان بالا دست یافت و از این رو این فناوری ها، یکی از محتمل ترین روش ها برای همه سیستم های نوین مخابراتی، محسوب می شوند.

کیفیت یک لینک بی سیم را می توان با سه پارامتر، نرخ انتقال، محدوده پوشش انتقال، و قابلیت اطمینان انتقال توصیف کرد. به طور معمول با بهبود هر یک از این پارامترها، پارامترهای دیگر بدتر می شود. با این حال با استفاده از MIMO –OFDM  این سه پارامترها را می توان به طور همزمان بهبود داد.

یکی از چالش های مهم در سیستم هایMIMO – OFDM تخمین اطلاعات حالت کانال، با دقت و سرعت بالا به منظور استفاده در آشکارسازهای همزمان و همچنین فیدیک سریع به فرستنده، جهت انتخاب به موقع آرایش ارسال بر روی آنتن های چندگانه است. لذا بررسی روش های تخمین کانال سریع، دقیق و با پیچیدگی کم، در سیستم هایMIMO-OFDM امری ضروری است.

تخمین کانال روش مهمی است، به خصوص در شبکه های بی سیم موبایل که کانال، به دلیل حرکت فرستنده یا گیرنده، متغیر با زمان است. مخابرات بی سیم موبایل، به دلیل تداخل ناشی از انعکاس محیط، مثل تپه ها، ساختمان ها و موانع دیگر، تحت تاثیر قرار گرفته است. تخمینگر کانال، پاسخ ضربه کانال را به آشکارساز میدهد. سیگنالی که از کانال عبور می کند، قبل از عمل دی مدولاسیون، باید از بلوک تخمین كانال عبور کند.

روش های تخمین کانال را میتوان به سه دسته مشخص تقسیم بندی نمود، که عبارتند از روش های مبتنی بر پایلوت، روش های کور و روش های نیمه کور. روش های مبتنی بر پایلوت از سیگنال های دریافتی به همراه سیگنال های ارسالی شناخته شده معین به نام پایلوت برای تخمین ضرایب کانال استفاده می کنند، در حالی که روش های کور از سیگنال های دریافتی و اطلاعات آماری سیگنال ارسالی و دریافتی بهره می برند. روش های نیمه کور، ترکیبی از روش های کور و مبتنی بر پایلوت به شمار می آیند که با بهره گیری از پایلوت ها و سایر محدودیت های طبیعی، تخمین کانال را انجام می دهند.

مخابرات بیسیم:

مخابرات بی سیم به انتقال اطلاعات بدون رابط سیم و به وسیله امواج الکترومغناطيسي گفته می شود. فاصله ای که اطلاعات انتقال داده می شود می تواند کوتاه یا بلند باشد.

کانال بی سیم:

بر خلاف مخابرات باسیم که هر جفت فرستنده و گیرنده به وسیله رابط های مجزا و ایزوله از هم، به هم متصل میشوند در مخابرات بی سیم مخابره در هوا انجام می گیرد و تداخل زیادی بین امواج ارسالی وجود دارد. این تداخل متشکل است از تداخل بين فرستنده هایی که با یک گیرنده خاص در ارتباط هستند، تداخلی که بین یک فرستنده خاص و چند گیرنده وجود دارد و تداخلی که بین جفت های مختلف از فرستنده و گیرنده وجود دارد. امواج رادیویی فرکانس پایین هنگام حرکت معمولا سطح زمین را دنبال می کنند، ولی امواج با فرکانس بالاتر (مثلا حدود۳۰۰ مگاهرتز) در خطوط مستقیم منتشر می شوند. فرکانس کاری مخابرات بی سیم در فضای باز فرکانس های زیر۳۰ گیگاهرتز است، زیرا امواج با فرکانس بالاتر تضعیف قابل ملاحظه ای در جو داشته و به علاوه تولید امواج با این فرکانس، تقویت، مدولاسیون و آشکارسازی آنها از لحاظ عملی مشکل می باشد.

محوشدگی:

به تغییرات میزان تضعیف یک سیگنال مدوله شده مخابراتی در هنگام عبور از یک محیط مشخص محوشدگی گفته می شود. محوشدگی ممکن است با زمان، مکان و یا فرکانس تغییر کند و معمولاً به صورت یک فرآیند تصادفی مدل می شود. کانال محوشده، کانالی است که محوشدگی را تجربه می کند. در سیستم های بی سیم محوشدگی ممکن است مربوط به انتشار چند مسیری(محوشدگی چند مسیری) و یا در اثر سایه(موانعی که در انتشار موج اثر می گذارند) باشد.

وجود اجسام منعکس کننده بین فرستنده و گیرنده در محیط انتشار امواج سبب ایجاد چند مسیر برای سیگنال ارسالی می گردد. در نتیجه، در گیرنده شاهد چند نمونه نيمه منطبق بر هم از یک سیگنال ارسالی می باشیم که از مسیرهای مختلف دریافت می شوند و هر سیگنال تضعیف، تاخیر و شیفت فازی متفاوتی را تجربه خواهد کرد. این امر میتواند سبب تداخل سازنده و یا مخرب، و یا به نوعی تقویت و یا تضعیف در توان سیگنال دریافتی باشد. تداخل مخرب قوی را معمولا محوشدگی عمیق می نامیم و باتوجه به تاثیر زیادش بر نسبت سیگنال به نویز ممکن است گاهی سبب خرابی داده شود. مدل های محوشدگی کانال معمولا برای نشان دادن اثرات انتقال الكترومغناطیسی اطلاعات در فضا در شبکه های سلولی و محیط های انتشار داده استفاده می شود. همچنین از این مدل ها برای نشان دادن اثرات اعوجاج آب در مخابرات آکوستیک زیر آب نیز استفاده می شود. از دید ریاضی، محوشدگی را معمولاً به صورت توابع تغییرپذیر با زمان در اندازه و فاز سیگنال ارسالی، مدل می کنند.

محوشدگی زمانی:

محوشدگی از نظر زمان به دو نوع محوشدگی سریع و محوشدگی کند تقسیم می شود. اصطلاح محوشدگی سریع با کند مربوط به نرخی می باشد که اندازه و فاز سیگنال توسط کانال تغییر می کند. همدوسی زمانی معیاری است برای حداقل زمان لازم تا تغییر اندازه کانال نسبت به حالت قبلی خود ناهمبسته شود و یا به عبارت دیگر حداکثر زمان لازم برای اینکه اندازه فعلی به مقدار قبلی وابسته باشد. به زبان ساده همدوسی زمانی، مدت زمانی است که اندازه و فاز گین کانال تقریباً تخت(ثابت) است یعنی گین کانال در این مدت تغییرات زیادی ندارد.

محوشدگی سریع زمانی به وجود می آید که همدوسی زمانی کانال از تاخیر کانال کمتر باشد. در این نوع کانال همدوسی زمانی کانال از عرض سمبل(یا بیت) کمتر است. بنابر این در اینحالت در بازه زمانییک سیمبل شرایط کانال ثابت نخواهد ماند و تغییر خواهد کرد. محوشدگی کند، زمانی به وجود می آید که همدوسی زمانی کانال از تاخیر کانال بیشتر باشد. در این شرایط اندازه و فاز تغییریافته توسط کانال (اندازه و فاز کانال) را در هر بازه زمانی مورد استفاده می توان ثابت فرض کرد. محوشدگی کند می تواند متاثر از اثر سایه باشد که در آن یک مانع بزرگ مانند تپه با ساختمان بزرگ مانع دریافت سیگنال ارسالی اصلی در گیرنده باشد.

تغییرات اندازه در حالت سایه را معمولا با توزیع لاک نرمال با انحراف معیار لگاریتم تضعيف مسير نمایش میدهند. محوشدگی سریع، زمانی به وجود می آید که همدوسی زمانی کانال از تاخیر کانال کمتر باشد، در این نوع کانال همدوسی زمانی کانال از عرض سمبل کمتر است. بنابراین در این حالت در بازه زمانی یک سمبل، شرایط کانال ثابت نخواهد ماند و تغییر خواهد کرد. یک مزیت محوشدگی سریع این است که با توجه به تغییرات زیاد کانال در دوره تناوب سمبل، گیرنده می تواند از مزایای دایورسیتی زمانی استفاده کند تا احتمال خطای سیستم را کاهش دهد و خود را در برابر محوشدگی های عمیق ایمن تر نماید. پارامتر همدوسی زمانی را میتوان بر اساس گستردگی داپلر که متاثر از حرکت اجسام در کانال می باشد و بر اساس شیفت داپلر محاسبه نمود.

محوشدگی فرکانسی:

محوشدگی از نظر فرکانس به دو نوع محوشدگی تخت و محوشدگی فرکانس گزین تقسیم می شود. با توجه به اینکه فرکانس حامل سیگنال تغییر می کند، اندازه دامنه نیز متغیر خواهد بود. همدوسی پهنای باند، فاصله فرکانسی بین دو سیگنال را که محوشدگی ناهمبسته ای را تجربه می کنند را نشان میدهد. در محوشدگی تخت، همدوسی پهنای باند کانال از پهنای باند سیستم بیشتر است و درنتیجه فرکانس های مختلف یک سیگنال دامنه ثابتی را تجربه خواهند کرد. در محوشدگی فرکانس گرین شرایط برعکس می باشد و فرکانس های مختلف سیگنال دامنه های متفاوتی را تجربه خواهند کرد. در حالت فركانس گزین به دلیل اینکه فرکانس های مختلف تجربه های متفاوتی دارند احتمال قرارگرفتن کامل سیگنال در محوشدگی عمیق کاهش مییابد. مدولاسیون هایCDMA و OFDM به خوبی از این دایورسیتی فرکانسی برای مبارزه با محوشدگی استفاده می نمایند. مثلا در OFDM ما پهنای باند را به زیر حامل های متعددی تقسیم می کنیم تا در هر زیر حامل که یک اطلاعات خاص روی آن قرار می گیرد در یک دوره تناوب سمبل، دامنه در حوزه فرکانس ثابت باشد و یا اینکه زیر حامل هایی که دچار محوشدگی عمیق شده اند را مورد استفاده قرار ندهیم.

مدولاسیون چند حاملی :

همانطور که میدانیم یک جفت گیرنده و فرستنده مخابراتی به تنهایی قادر به استفاده از تمام ظرفیت لینک نیستند که به عنوان نمونه می توان به ارسال یک سیگنال صوتی از طریق فیبر نوری اشاره کرد و لذا طبق شکل زیر مالتی پلکس کردن این امکان را فراهم می آورد تا چندین کاربر از ظرفیت لینک ارتباطی بهره ببرند.

شكل مالتي پلكسي n کانال بر روی یک لینک.

اگر مدولاسیون را یک نگاشت اطلاعات بصورت تغییرات فرکانس، دامنه و یا فاز حامل بدانیم مالتی پلکس که عموما بر ایجاد رابطه بین سیگنال های مستقلی که توسط منابع مستقل تولید شده باشد اشاره دارد در واقع روشی مبتنی بر تسهیم پهنای باند بین چندین کانال دیتای مستقل از هم می باشد.

مدولاسیونOFDM :

همانطور که در شکل زیر مشاهده میشود استفاده از گارد فرکانسی بین زیر حامل ها موجب هدررفت پهنای باند و کاهش بهره وری طیفی سیستم می شود لذا برای حل این مشکل در اواسط سال ۱۹۹۰ میلادی ایده استفاده از سیستم های FDM با اورلپ مطرح شد. استفاده از این تکنیک موجب صرفه جویی به میزان۵۰ در استفاده از پهنای باند می شود. تکنیک OFDM که براساس اصل انتقال همزمان چند فرکانس متعامد می باشد حالت خاصی از ارسال چند حاملی است که در آن جریان داده توسط چند زیر حامل یا نرخ بیت کمتر ارسال می شود. در جولای۱۹۹۸ انستیتو استانداردIEEE، OFDM را به عنوان استاندارد جدید GHZ 5 انتخاب کرد که برای نرخ بیت 6Mbps تا 54Mbps در نظر گرفته شده است. OFDMیکی از مباحث جذاب برای محققین میباشد و برای استانداردهای جدید شبکه های بیسیم محلیIEEE 802 .11a و 2/HIPERLAN و سیستم های مخابرات چندرسانه ای متحرک(MMAC) پذیرفته شده است. OFDM می تواند به عنوان یک تکنیک مدولاسیون یا یک تکنیک مالتی پلکسینگ در نظر گرفته شود. یکی از دلایل اصلی استفاده از OFDM توانایی مقابله با محوشدگی فرکانس گزین است. در یک سیستم تک حاملی محوشدگی یا تداخل سبب از بین رفتن کل ارتباط می شود ولی در سیستم چند حاملی فقط در صد کمی از زیر حامل ها تحت تاثیر قرار می گیرند.

شكل بهبود بهره وری طیفی با استفاده از حامل های متعامد الف) FDM ب) OFDM.

 

تولید سمبل OFDM به این ترتیب است که ابتدا دنباله بیت های ورودی با نرخ بیتR_b بر اساس این که از چه مدولاسیونی استفاده شود طی فرآیند موازی به سری به كدواژه هایkبیتی دسته بندی شده و هر کدواژه در صورت فلکی مربوطه اش متناظر با یک حامل با دامنه و فاز منحصر بفرد خواهد بود. در مرحله بعد این کدواژه ها به تعداد تعریف شده مدهای 2K و یا 8K در یک بافر زمانی با طول زمانی و تعداد جایگاه مشخص مد مربوطه، نگهداری می شوند. پس از پر شدن بافر فرق (زمان T_u) اطلاعات در جایگاه های فرکانسی معینی که زیر کانال هایOFDM نامیده می شوند نگاشت می گردند، این عمل به طور نرم افزار طی الگوریتمی بنام IFFT اجرا می گردد. از آنجا که طيف یک سیگنالOFDM کاملاً باند محدود نیست، اعوجاج خطى مثل چند مسیره بودن سبب می شود هر زیر کانال انرژی را بین کانال های مجاور پخش کند و باعث بوجود آمدن تداخل بين سمبلی شود. یک روش برای جلوگیری از پدیدهی تداخل بين سمبلی، ایجاد بازه زمانی محافظ یا به اصطلاح پیشوند چرخشی می باشد. در این این روش مطابق شکل زیر قبل از هر سمبل OFDM بخشی از انتهای خود سیگنال به ابتدای آن کپی می شود وقتی که بازه زمانی محافظ که طول آن را با Ng نشان می دهیم بزرگتر از پاسخ ضربه کانالیا تاخیر چند مسيره که طول آن را نیز با انشان می دهیم باشد تداخل بين سمبلی حذف می شود. از آنجا که ایجاد بازه زمانی محافظ سبب کاهش سرعت ارسال می شود این زمان محافظ معمولا کمتر از C در نظر گرفته می شود.

شكل (الف) منهم CP (ب) سمبل OFDM به همراه CP .

 

شكل بلوک دیاگرام یک سیستمOFDM.

 

مزایای تکنیکOFDM عبارتند از:

• مقاوم بودن در کانال های چند مسیره به علت افزایش طول سمبل ارسالی
• پیاده سازی ساده با استفاده از پردازش های دیجیتالی و ساخت همسان سازهای با پیچیدگی کمتر به علت کاهش اثرات ISI و ICI.
• استفاده بهینه از طیف فرکانسی موجود با استفاده از تعامد زیر کانال ها.
• استفاده از مدولاسیون های تطبیقی و اختصاص توان به زیر حامل ها باتوجه به خصوصیات کانال.
• مقاوم بودن در برابر تداخلات باند باریک به علت تحت تاثیر قرار گرفتن بخش کوچکی از زیر کانال ها.

معایب این روش عبارت است از:

• نسبت بالای توان پیک به متوسط (PAPR ) و كاهش کارآیی تقویت کننده RF
• افت SNR به علت استفاده از بازه محافظ.
• حساسیت بالا به نویز فاز و عدم تطابق اسیلاتورهای فرستنده و گیرنده.
• نیاز به همزمانی دقیق فرکانس و زمان.

سیستم های مایمو(MIMO):

جهت افزایش توان عملیاتی یک لینک رادیویی، مانند شکل زیر چندین آنتن در هر دو قسمت فرستنده و گیرنده قرار داده می شود، این سیستم را MIMO می نامند. در این تکنیک تعداد آنتن های دو طرف یکسان می باشد و امکان چند برابر کردن Throughput فراهم می شود. به طور مثال یک سیستم2*2 MIMO، Throughput ، را دو برابر خواهد کرد. آنتن ها در هر یک از نقاط انتهایی یک ارتباط جهت کاهش خطا و بهینه نمودن سرعت انتقال داده بکار می روند.

شكل  سیستمMIMO.

در سیستم های بی سیم معمولی یک آنتن در مبدا و آنتن دیگر در مقصد قرار دارد لذا در این گونه سیستم ها نویز محیط در کیفیت ارتباط تاثیر گذاشته و مشکلات ارتباطی را افزایش خواهد داد. به طور مثال وقتی موج الکتریکی با موانعی نظیر تپه ها ، دره ها ، ساختمان ها و کابل های فشار قوی برق برخورد می کند پراکنده شده و در مسیرهای مختلف به سمت هدف حرکت می کند و بخش هایی از سیگنال که با تاخیر به گیرنده می رسد سبب ایجاد مشکل خواهد شد. محو شدن سیگنال، انكسار سیگنال و به وجود آمدن فاصله بین سیگنال ها از جمله مشکلات به وجود آمده هستند. در سیستم های ارتباطی دیجیتال نظیر سیستم اینترنت بی سیم، این مشکلات سبب کاهش سرعت دسترسی و بالا رفتن خطای ارتباطی خواهد شد. استفاده از دو یا چند آنتن در مسیر انتشار سیگنال ها در مبدا و مقصد مشکلات ناشی از پراکندگی سیگنال ها را از بین خواهد برد و حتی از این خاصیت جهت برقراری ارتباطی مطمئن تر استفاده می نماید.

روش MIMO، با افزودن چشم گیر گذردهی داده ها و مسافت اثر مفید، آن هم بدون نیاز به پهنای باند با توان ارسالی اضافی، جایگاه ویژه ای در مخابرات بی سیمیافته است. دستیابیMIMO به این امر، به وسیلهی بازدهی طیفی بالاتر (تعداد بیت های بیشتر در هر ثانیه در هر هرتز از پهنای باند) و قابلیت اطمینان ارتباط است. به سبب این ویژگی ها، MIMO بخش مهمی از استاندارد های مخابرات بی سیم گشته است. استانداردهایی مانند IEEE 802.11n (وای فایWifi) و 4G و 3GPP Long Term EvolutionوWiMAX و HSPA+.

همچنین، فناوریMIMO شروع به سازگاری با سیستم های ارتباطی غیر بی سیم، نموده است. برای نمونه، استاندارد 9963.ITU-TG استانداردی نو، برای شبکه ی خانگی است که یک سیستم ارتباطی خط قدرت را تعریف می کند که از فنون MIMO برای ارسال چند سیگنال، روی سیم های جریان متناوب (فاز و نول و زمین) بهره می برد.

حال این سؤال پیش می آید که دلیل اصلی استقبال از فناوریMIMO چیست؟ در مدتی که یک سیگنال رادیویی از یک دستگاه فرستنده به یک دستگاه گیرنده برسد، با موانع فیزیکی بسیاری برخورد می کند. ساختمان ها، درخت ها و دیوارها که باعث انعکاس این سیگنال می شوند و مسیرهای جدیدی را تا رسیدن به دستگاه گیرنده ایجاد می کنند. این واقعیت علمی با عنوان چند مسیری شناخته می شود که در رادیوهای سنتی باعث ضعیف شدن و تداخل در امواج می شد. در فناوریMIMO از عامل چند مسیری استفاده می شود تا اطلاعات بیشتری را بدون استفاده از طیف بیشتر، از فرستنده به گیرنده منتقل کرد. این عامل به عنوان یک واسطه عمل می کند، به این معنی که اپراتورها می توانند خدمات باند وسیع را در طیفی که هم اکنون در شبکه های سیار وجود دارد عرضه کنند.

سیستم MIMO – OFDM:

باتوجه به ویژگی ها و مزایای ذکر شده برای سیستم هایMIMO و OFDM می توان گفت با ترکیب دو تکنیک فوق می توان به شیوه ای کارآمد برای طراحی نسل جدید سیستم های پهن باند دست یافت که درنهایت منجر به کاهش پیچیدگی سیستم و کاهش هزینه های طراحی، افزایش بهره وری طیفی، افزایش نرخ داده، بالا رفتن قابلیت اطمینان سیستم و کاهش خطا و … می شود.

بلوک دیاگرام این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است.

شكل بلوک دیاگرام سیستم MIMO – OFDM .

 

 

در این پروژه ترکیب سیستم بیسیم چند ورودی- خروجی و مالتی پلکس فرکانسی متعامد( MIMO-OFDM  ) در نرم افزار متلب انجام شده است.

بهره وری طیفی سیستم MIMO-OFDM 2*2 در مقابل نسبت سیگنال به نویز(SNR) برای مدل های کانال مختلف.

 

بهره وری طیفی میانگین در مقابل نسبت سیگنال به نویز(SNR).