Система з множиною входів та множиною виходів (мімо) з прогнозуванням перепускної спроможності

Реферат: Система з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності містить передавальну частину, приймальну частину, перший канал передавальної частини, другий канал передавальної частини, перший канал приймальної частини, другий канал приймальної частини, джерело даних, кодер, модулятор НЧ, буферний пристрій, модулятор ВЧ першого каналу передавальної частини, демодулятор першого каналу приймальної частини, демодулятор другого каналу приймальної частини, буферний пристрій приймальної частини, перетворювач квадратур приймальної частини, декодер приймальної частини, отримувач даних приймальної частини, модуль оцінки стану каналу приймальної частини. Вхід першого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, UA 113505 U (12) UA 113505 U вихід - з першою передавальною антенною, вхід другого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з другою передавальною антеною, вхід першого каналу приймальної частини з'єднано з першою приймальною антеною, вихід першого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини. Вхід другого каналу приймальної частини з'єднано з другою приймальною антеною, а вихід другого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини. Система додатково містить блок прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини та блок прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини. Блок прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини розташовано у першому каналі передавальної частини. Блок прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини розташовано у другому каналі передавальної частини. Вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини з'єднано з другим входом блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини. Вихід блоку прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини з'єднано з другим входом блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини. UA 113505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі зв'язку, зокрема до спеціальної техніки зв'язку, а саме, до систем передачі даних за допомогою безпроводового зв'язку спеціального призначення. Відомий пристрій автоматичного прогнозування технічного стану систем, що складається з суматора, регістра зберігання-зсуву, блока визначення ступеня полінома, схеми підключення кінцевих різниць, блоків перемноження, схеми часових коефіцієнтів Ньютона, елемента затримки, шини задання часової точки, на яку необхідно здійснити прогноз технічного стану систем, причому вхід суматора з'єднаний з виходом блоків перемноження та виходом елемента затримки, вхід якого з'єднаний з останньою чарункою регістра зсуву-зберігання, виходи якого є входами блока визначення ступеня полінома, другий вихід якого є першим входом схеми часових коефіцієнтів Ньютона та другим входом схеми підключення кінцевих різниць, перший вхід якого з'єднаний з виходами блока визначення ступеня полінома, а виходи схеми підключення кінцевих різниць є першими входами блоків перемноження, другий вхід яких з'єднаний з виходами схеми часових коефіцієнтів Ньютона, другий вхід якої з'єднаний з шиною завдання часової точки прогнозування [1]. До недоліків пристрою автоматичного прогнозування технічного стану систем є те, що пристрій не дозволяє боротися з випадковою помилкою прогнозу, що виникає за рахунок помилки вимірювання, що різко збільшується зі збільшенням ступеня апроксимуючого полінома та часу прогнозу. Найбільш близьким аналогом, є система з множиною входів та множиною виходів (МІМО), що містить передавальну частину, приймальну частину, перший канал передавальної частини, другий канал передавальної частини, перший канал приймальної частини, другий канал приймальної частини, джерело даних, кодер, модулятор НЧ, буферний пристрій, модулятор ВЧ першого каналу передавальної частини, буферний пристрій приймальної частини, перетворювач квадратур приймальної частини, декодер приймальної частини, отримувач даних приймальної частини, модуль оцінки стану каналу приймальної частини, при цьому вхід першого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з першою передавальною антенною, вхід другого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з другою передавальною антеною, вхід першого каналу приймальної частини з'єднано з першою приймальною антеною, вихід першого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини, вхід другого каналу приймальної частини з'єднано з другою приймальною антеною, а вихід другого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини [2]. До недоліків відомої системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) є неможливість ведення прогнозування швидкості передачі інформації в окремому антенному підканалі, великого рівня міжканальних завад та призводить до нераціонального використання ресурсів системи. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом додаткового введення блока прогнозування швидкості передачі інформації до складу системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО), забезпечити підвищення швидкості передачі інформації та забезпечити можливість здійснення прогнозування швидкості передачі окремого каналу. Поставлена задача вирішується тим, що система з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності, що містить передавальну частину, приймальну частину, перший канал передавальної частини, другий канал передавальної частини, перший канал приймальної частини, другий канал приймальної частини, джерело даних, кодер, модулятор НЧ, буферний пристрій, модулятор ВЧ першого каналу передавальної частини, демодулятор першого каналу приймальної частини, демодулятор другого каналу приймальної частини, буферний пристрій приймальної частини, перетворювач квадратур приймальної частини, декодер приймальної частини, отримувач даних приймальної частини, модуль оцінки стану каналу приймальної частини, при цьому вхід першого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з першою передавальною антенною, вхід другого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з другою передавальною антеною, вхід першого каналу приймальної частини з'єднано з першою приймальною антеною, вихід першого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини, вхід другого каналу приймальної частини з'єднано з другою приймальною антеною, а вихід другого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини, згідно з корисною частиною, система додатково містить блок прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини та блок прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини, причому блок прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини розташовано у першому каналі 1 UA 113505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 передавальної частини, блок прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини розташовано у другому каналі передавальної частини, причому вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини з'єднано з другим входом блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини, а вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини з'єднано з другим входом блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини. Суть корисної моделі системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності пояснюється за допомогою креслення, на якому представлена функціональна схема запропонованої системи. Попередньо розглянемо конструкцію запропонованої системи. Передавальна частина: - джерело даних 7, що розташоване в передавальній частині з'єднано послідовно з кодером 8, який послідовно з'єднаний з модулятором низької частоти (НЧ) 9. Вихід модулятора НЧ 9 послідовно з'єднаний з буферним пристроєм 10; - вихід буферного пристрою 10 розділено на дві частини, що з'єднано з модулятором високих частот (ВЧ) першого каналу передавальної частини 11 та з модулятором ВЧ другого каналу передавальної частини 14; Далі конструктивно передавальна частина системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності на два однотипних канали, що ідентичні за функціональним призначенням та конструктивним виконанням. Перший канал передавальної частини 3 складається наступним чином: - вихід модулятора ВЧ першого каналу передавальної частини 11, з'єднаний з першим входом блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини 12; вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини 13 з'єднаний з другим входом блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини 12. Вихід блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини 12 з'єднано з входом першої передавальної антени 17. Другий канал передавальної частини 4 системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності складається наступним чином: - вихід модулятора ВЧ другого каналу передавальної частини 14, з'єднаний з першим входом блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини 15; вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини 16 з'єднаний з другим входом блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини 15. Вихід блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини 15 з'єднано з входом другої передавальної антени 18. Приймальна частина системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності конструктивно складається з двох каналів. Перший канал приймальної частини 5 системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності конструктивно виконаний наступним чином: - вихід першої приймальної антени 19 з'єднано з входом пристрою просторово часовогодекодування першого каналу приймальної частини 21; - вихід пристрою просторово часового-декодування першого каналу приймальної частини 21 з'єднаний послідовно з входом демодулятором першого каналу приймальної частини 22. Будова та функціональне призначення другого каналу приймальної частини аналогічні першому каналу приймальної частини. Будова другого каналу приймальної частини наступна: - вихід другої приймальної антени 20 з'єднано з входом пристрою просторово часовогодекодування другого каналу приймальної частини 23; - вихід пристрою просторово часового-декодування другого каналу приймальної частини 23 з'єднаний послідовно з входом демодулятором другого каналу приймальної частини 24. Далі приймальна частина складається: - вихід демодулятора першого каналу приймальної частини 22 та демодулятора другого каналу приймальної частини 24 з'єднані з входом буферного пристрою приймальної частини 25; - вихід буферного пристрою приймальної частини 25 послідовно з'єднаний з входом перетворювача квадратур приймальної частини 26; - перший вихід перетворювача квадратур приймальної частини 26 з'єднаний з входом декодера приймальної частини 28, а другий вихід з'єднаний з входом модуля оцінки стану каналу приймальної частини 27. - вхід модуля оцінки стану каналу приймальної частини 27 з'єднаний з виходом перетворювача квадратур приймальної частини 26 та виходом отримувача даних 29; 2 UA 113505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - вихід модуля оцінки стану каналу приймальної частини 27 з'єднаний з входом декодера приймальної частини 28; - перший вихід декодера приймальної частини 28 з'єднаний з модулем оцінки стану каналу приймальної частини 27, а другий вихід з отримувачем даних 29. Система з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності працює таким чином. Для передачі інформації з передавальної частини 1 від джерела даних 7, сигнал надходить на кодер 8, у якому послідовність вихідних символів повідомлення U(t) перетворюється в послідовність символів V(t), якими визначається закон формування модулятором НЧ 9 первинних низькочастотних коливань S(t) для подальшої обробки. Далі сигнал з виходу модулятора НЧ 9 надходить на вхід буферного пристрою 10. Функція буферного пристрою 10 полягає в тому, що він накопичує інформацію, яка надходить з модулятора НЧ 9 та коли кількість інформації стає достатньою для передачі - передає інформацію на вхід модулятора ВЧ першого каналу передавальної частини 11 та на вхід модулятор ВЧ другого каналу передавальної частини 14 для подальшої обробки. З виходу буферного пристрою 10 передавальна частина логічно та конструктивно розділяється на перший канал передавальної частини 3 та на другий канал передавальної частини 4. Перший канал передавальної частини 3 та другий канал передавальної частини 4 мають однакове функціональне призначення та однакове конструктивне виконання. На вхід блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини 12 надходить керуюча послідовність з виходу блока прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини 13. Функція блока прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини 13 полягає у наступному: - розраховується матриця МІМО-каналу, що відповідає рівням передачі для кожного тону; розраховуються відношення сигнал/шум для кожного тону на основі матриці МІМО-каналу, розраховуються величини адитивного білого гаусівського шуму та прогнозується ранг кожного підканалу для наступного інтервалу передачі. На підставі зазначеної інформації робиться висновок про швидкість передачі на наступному інтервалі. З виходу блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини 12 інформація передається на першу передавальну антену 17 з подальшою передачею по радіоканалу. Другий канал передавальної частини 4 працює наступним чином: На вхід блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини 15 надходить керуюча послідовність з виходу блока прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини 13. Функція блока прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини 16 полягає у наступному: - розраховується матриця МІМО-каналу, що відповідає рівням передачі для кожного тону; розраховуються відношення сигнал/шум для кожного тону на основі матриці МІМО-каналу, розраховуються величини адитивного білого гаусівського шуму та прогнозується ранг кожного підканалу для наступного інтервалу передачі. На підставі зазначеної інформації робиться висновок про швидкість передачі на наступному інтервалі. З виходу блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини 15 інформація передається на другу передавальну антену 18 з подальшою передачею по радіоканалу. Сигнал, що був переданий передавальною частиною системи надходить на антенні пристрої приймальної частини системи 2, а саме на першу приймальну антену 19 та другу приймальну антену 20. На приймальній стороні системи здійснюється послідовність (серія) зворотних перетворень інформаційної послідовності, що були здійсненні на передавальній частині системи. Перший канал приймальної частини 5 та другий канал приймальної частини 6 виконані однаково конструктивно та функціонально мають однакове призначення. Прийнята інформаційна послідовність з виходу першої приймальної антени 19 та другої приймальної антени 20 надходить на вхід пристрою просторово часового-декодування першого каналу приймальної частини 21 та пристрою просторово часового-декодування другого 23 каналу приймальної частини відповідно, де відбувається операція об'єднання різних копій сигналів в один та фільтрація слабких сигналів. З виходу пристрою просторово часового-декодування першого каналу приймальної частини 21 та пристрою просторово часового-декодування другого 23 каналу приймальної частини сигнал інформаційна послідовність надходить на вхід 3 UA 113505 U 5 10 15 20 25 30 35 демодулятора першого каналу приймальної частини 22 та демодулятора другого каналу приймальної частини 24. У демодуляторі першого каналу приймальної частини 22 та демодуляторі другого каналу приймальної частини 24 при надходженні інформаційної та службової послідовності відбувається виділення корисної інформаційної послідовності шляхом кореляції прийнятого сигналу з зразком сигналу, який закладений як еталон для приймання (детектування). З виходу демодулятора першого каналу приймальної частини 22 та демодулятора другого каналу приймальної частини 24 сигнал надходить на вхід буферного пристрою приймальної частини 25, який виконує функцію накопичення до певного рівня інформації, що надходить з виходу демодулятора першого каналу приймальної частини 22 та демодулятора другого каналу приймальної частини 24. Після накопичення певної кількості необхідної для роботи інформації буферний пристрою приймальної частини 25 передає накопичену інформацію на перетворювач квадратур приймальної частини 26, що являє собою універсальний пристрій, який використовується незалежно від виду модуляції, але з додатковим перетворенням демодулюючого коливання. Перетворювач квадратур приймальної частини пристрій балансного типу, який не потребує фільтрації для виділення додаючої або віднімаючої складової сигналу. З виходу перетворювача квадратур приймальної частини 26 сигнал надходить на вхід декодера приймальної частини 28 що виконує функцію декодування інформаційної послідовності. Модуль оцінки стану каналу приймальної частини 27 призначений для аналізу стану каналу (відношення кількість помилково прийнятих біт/кількість правильно прийнятих біт). Інформація на модуль оцінки стану каналу приймальної частини 27 надходить з перетворювача квадратур приймальної частини 26 та декодера приймальної частини 28. Модуль оцінки стану каналу приймальної частини 27 аналізує інформацію, що надходить з перетворювача квадратур приймальної частини 26 та декодера приймальної частини 28 та в залежності, від того у якому з пристроїв виявлено перевищення відношення кількість помилково прийнятих біт/кількість правильно прийнятих біт, формується запит на повторну передачу інформаційної послідовності, що була прийнята з викривленням. З виходу декодера приймальної частини 28 інформація надходить на отримувач даних 29. Підвищення ефективності застосування системи з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності, що заявляється, у порівнянні з найближчим аналогом, досягається за рахунок додаткового введення блока прогнозування швидкості передачі інформації. Джерела інформації: 1. Петриченко Г.С., Тартачный С.Н. Устройство автоматического прогнозирования технического состояния систем по заявке № 92011675/09, кл. G05B 23/02, 1996 - аналог. 2. МІМО-технологии: практическое применение. - [електроний ресурс]. - Режим доступа: http//itc.kiev.ua/article.phtml?ID=22022 – найближчий аналог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 Система з множиною входів та множиною виходів (МІМО) з прогнозуванням перепускної спроможності, що містить передавальну частину, приймальну частину, перший канал передавальної частини, другий канал передавальної частини, перший канал приймальної частини, другий канал приймальної частини, джерело даних, кодер, модулятор НЧ, буферний пристрій, модулятор ВЧ першого каналу передавальної частини, демодулятор першого каналу приймальної частини, демодулятор другого каналу приймальної частини, буферний пристрій приймальної частини, перетворювач квадратур приймальної частини, декодер приймальної частини, отримувач даних приймальної частини, модуль оцінки стану каналу приймальної частини, при цьому вхід першого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з першою передавальною антеною, вхід другого каналу передавальної частини з'єднано з виходом буферного пристрою, а вихід з другою передавальною антеною, вхід першого каналу приймальної частини з'єднано з першою приймальною антеною, вихід першого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини, вхід другого каналу приймальної частини з'єднано з другою приймальною антеною, а вихід другого каналу приймальної частини з'єднано з входом буферного пристрою приймальної частини, яка відрізняється тим, що система додатково містить блок прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини та блок прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини, причому блок прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини розташовано у першому каналі передавальної частини, блок прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини розташовано у другому каналі передавальної частини, причому 4 UA 113505 U 5 вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації першого каналу передавальної частини з'єднано з другим входом блока просторово-часового кодування першого каналу передавальної частини, а вихід блока прогнозування швидкості передачі інформації другого каналу передавальної частини з'єднано з другим входом блока просторово-часового кодування другого каналу передавальної частини. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5