Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи mimo-ofdm

Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи mimo-ofdm

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу передачи-приема данных в системе радиосвязи MIMO-OFDM (MIMO - multiple-input-multiple-output, OFDM - orthogonal frequency division multiplexing).

В последнее время интенсивное развитие получили системы высокоскоростной беспроводной радиосвязи с использованием OFDM-сигналов (orthogonal frequency division multiplexing) (см., например, John А.С.Bingham. "Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come", IEEE Communications Mag., May 1990, p.5-14 [1]).

Ортогональное разложение сигнала по базису гармонических функций позволяет избежать межсимвольной интерференции сигнала, вызванной многолучевостью в канале распространения без возрастания стоимости аппаратуры. Скорость передачи данных может быть повышена путем применения технологии разнесенной передачи и приема (MIMO) (см., например, Gerard J. Foschini (Autumn 1996). "Layered space-time architecture for wireless communications in a fading environment when using multi-element antennas". Bell Labs Technical Journal 1: 41-59 [2]) и/или повышения ширины спектра вместе с несущей частотой (см., например, L.Yang and G.В.Giannakis, "Ultra-wideband communications: an idea whose time has come", IEEE Signal Processing Magazine, Nov. 2004, vol.21, no.6, p.26-54 [3]). Федеральная комиссия по связи США одобрила для безлицензионного использования в помещениях радиодиапазон от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц, если мощность излучения не превосходит заданного предела (см. Ultra-Wideband Tutorial // IEEE 802-15-02, 133r1, материалы сайта www.ieee802.org/802_tutorials/march02/02133r1P802-15-WG_Ultra-Wideband-Tutorial.ppt[4]).

Применение сверхвысокочастотного диапазона налагает ряд требований и ограничений на радиоаппаратуру, в связи с чем является актуальной задача разработки простых алгоритмов передачи данных в системах с множеством передающих и приемных антенн.

В настоящее время разработаны быстродействующие алгоритмы дискретного преобразования Фурье (см., например, Cooley, James W., and John W.Tukey, 1965, "An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series", Math. Comput. 19: 297-301 [5]), которые находят широкое применение при цифровой обработке сигнала.

Цифровой OFDM сигнал формируют с помощью прямого и обратного дискретных преобразований Фурье следующим образом:

- модулируют каждую последовательность данных, формируя последовательности информационных модулированных символов,

- добавляют в каждую из сформированных последовательностей информационных модулированных символов пилотные символы, формируя, таким образом, последовательности информационных модулированных символов с пилотными символами,

- добавляют защитные символы в каждую из сформированных последовательностей информационных модулированных символов с пилотными символами, формируя, таким образом, последовательности информационных модулированных символов с пилотными и защитными символами,

- осуществляют обратные дискретные преобразования Фурье с каждой последовательностью информационных модулированных символов с пилотными и защитными символами, формируя, таким образом, последовательности временных отсчетов OFDM символов.

Отсчетами данных модулируют символы для передачи данных, которые называют поднесущими. Последовательность поднесущих дополняют пилот-символами, которые используют для оценки комплексной огибающей сигнала, а затем добавляют цикл-префикс. Отсчеты префикса располагаются перед отсчетами данных и являются копией последних L_cp отсчетов данных. Как правило, длительность префикса больше длительности импульсного отклика канала, т.е. интервала многолучевости. Наличие префикса при обработке сигнала позволяет уменьшить или полностью устранить межсимвольные помехи (см. Прокис Дж. Цифровая связь, перевод с английского, М.: Радио и связь, 2000 г., с.593 [6]). Отсчеты модулированных данных с пилотными и защитными символами считают представлением OFDM символа в частотной области и после первого преобразования Фурье последовательность символов для передачи считают представлением OFDM символа в частотной области.

Другой проблемой, возникающей при использовании OFDM систем, является необходимость ограничения количества разрядности в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях в связи с их высокой стоимостью и повышенным энергопотреблением. Это, в свою очередь, приводит к ограничению OFDM сигнала {x_n} во временной области по следующему правилу:

где A=2^M×Δ - пороговое значение амплитуды сигнала, а М - количество бит в двоичном представлении сигнала и Δ - шаг квантования.

Такое ограничение OFDM сигнала в частотной области приводит к его искажению во временной области. Известно, что OFDM сигнал во временной области изменяется в широких пределах. Поэтому существует необходимость уменьшения пик фактора, определяемого как отношение пиковой мощности передачи к средней.

Известен способ, решающий эту задачу и описанный в патенте США №7224742 [7], который заключается в следующем:

- получают последовательности данных для передачи,

- определяют пиковые значения амплитуды в последовательности данных,

- сравнивают полученные пиковые значения с порогом,

- если значение превосходит порог, то генерируют, по крайней мере, один корректирующий сигнал,

- из корректирующего сигнала формируют, по крайней мере, одну корректирующую поднесущую,

- сгенерированные корректирующие поднесущие с модулированным сигналом смешивают с поднесущими, соответствующими последовательности данных для передачи.

Для решения проблемы пик-фактора может использоваться также технология пространственного или поляризационного разнесения сигналов, при которой они передаются и принимаются независимо разными антеннами. В этом случае разделение потока данных на несколько подпотоков позволяет снизить пик фактор OFDM сигнала.

Использование технологии пространственного разнесения (см. патент США №7054378 [8]) обладает высокой спектральной эффективностью и позволяет повысить пропускную способность. Такая технология, которая получила название MIMO, заключается в следующем:

- последовательность данных для передачи разбивают на последовательности (которые могут перекрываться), количество которых равно количеству передающих антенн,

- передают полученные последовательности с помощью N антенн,

- принимают последовательности с помощью N антенн,

- демодулируют полученные последовательности, восстанавливая исходный поток данных таким образом, чтобы подавить взаимную корреляцию последовательностей, переданных разными антеннами.

Высокие скорости передачи информации в MIMO системах достигаются без какого-либо расширения полосы рабочих частот за счет организации некоррелированных пространственных подканалов передачи разных потоков данных. На практике это традиционно реализуется пространственным разнесением элементов антенных решеток на передающем и приемном терминалах на расстояния порядка нескольких длин волн несущей частоты. В связи с этим одним из недостатков MIMO систем является их громоздкость. Кроме того, алгоритмы передачи MIMO достаточно сложны, т.к. обработка сигнала при этом требует большого количества вычислительных операций, за исключением простого случая, когда каналы передачи некоррелированы полностью. Алгоритмы MIMO передачи реализуются в блоке пространственно-частотного формирования сигнала, а алгоритмы приема - в блоке пространственно-частотного разделения каналов. В этих блоках могут реализовываться следующие алгоритмы: - алгоритм Аламоути, SVD-алгоритм, BLAST-алгоритм и др. (см. М.Г.Бакулин, Крейнделин В.Б. и Шумов А.П. Повышение скорости передачи информации и спектральной эффективности беспроводных систем связи // Цифровая обработка сигналов, №1, 2006, стр.2-12 [9]).

Использование OFDM сигналов в MIMO (multiple-input-multiple-output) системах позволяет достичь высокой скорости передачи данных. Системы, в которых реализуется данная технология, получили название MIMO-OFDM. Недостатком описанного способа является то, что при высокой скорости следования OFDM символов существуют ограничения на мощность сигнала, излучаемого передающей антенной.

Известным способом решения этой проблемы является использование технологии поляризационного MIMO, которая описана в выложенной заявке США №2004/0125880 [10]). В описанном способе используется поляризация сигналов для уменьшения пик фактора OFDM сигнала. Этот способ получил название ADPS-OFDM (Alternating Dual Polarization States OFDM с использованием двойной ортогональной поляризации). Сущность его заключается в следующем. На передающей стороне формируют сигналы с двумя ортогональными видами поляризации (например, вертикальной и горизонтальной). На горизонтальной поляризации передается сигнал, образованный, например, нечетными поднесущими OFDM символа, в то время как на вертикальной - четными поднесущими.

Способ ADPS-OFDM, использующий ресурс поляризации указанным методом, в сравнении с традиционной технологией OFDM имеет следующие преимущества:

- сигнал ADPS-OFDM имеет пик фактор на 3 дБ ниже, чем в традиционной OFDM схеме;

- при реализации данного способа можно использовать более дешевые синтезаторы частоты;

- ADPS-OFDM менее чувствительна к взаимным помехам, вызываемым доплеровским расширением спектра.

К недостаткам ADPS-OFDM технологии следует отнести недостаточно эффективное использование частотного и поляризационного ресурсов.

Таким образом, нахождение способа, позволяющего повысить пропускную способность системы при ограничениях на энергопотребление и количество уровней квантования в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях без значительного усложнения алгоритмов обработки сигнала, представляется актуальной задачей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение, описанное в выложенной заявке США №2006/0212773 [11].

Способ-прототип заключается в следующем.

На передающей стороне:

- кодируют поток входных данных, формируя последовательность кодированных входных данных,

- разделяют последовательность кодированных входных данных и перемежают, формируя N₀ последовательностей перемеженных кодированных данных, где N₀ четное и N₀≥2,

- модулируют N₀ последовательностей перемеженных кодированных данных квадратурной модуляцией, получая N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов,

- в каждую из N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов добавляют пилотные символы, формируя N₀ последовательностей информационных модулированных символов с пилотными символами,

- в каждую из N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными символами добавляют защитные символы, формируя соответственно N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с добавленными пилотными и защитными символами,

- осуществляют обратное дискретное преобразование Фурье каждой из N₀ последовательностей квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами, формируя соответственно N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов,

- каждую из N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов фильтруют и преобразуют соответственно в N₀ аналоговых сигналов путем цифроаналогового преобразования,

- осуществляют пакетную и посимвольную синхронизацию, осуществляют временное мультиплексирование сигналов формирую N₁ аналоговых сигналов для передачи по пространственно частотным каналам, где N₁≥N₀ и N₁ четное,

- модулируют каждый из N₁ аналоговых сигналов соответствующим высокочастотным несущим колебанием, получая N₁ радиосигналов,

- передают радиосигналы для передачи по пространственно частотным каналам независимо, причем радиосигналов передают по независимым радиоканалам с пространственно-частотным разделением, имеющим один тип поляризации, а остальные радиосигналы передают по независимым радиоканалам с пространственно частотным разделением, имеющим другой тип поляризации ортогональный первому;

На приемной стороне:

- принимают N₁ радиосигналов, фильтруют и демодулируют, получая N₁ аналоговых сигналов, переданных по N₁ пространственно-частотным каналам, из которых восстанавливают N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов,

- осуществляют прямое дискретное преобразование Фурье каждой из N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов, получая соответственно N₀ последовательности информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами,

- из каждой последовательности информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами выделяют N₀ последовательностей пилотных символов, формируя соответственно N₀ последовательностей пилотных символов,

- из каждой из N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами выделяют последовательности информационных модулированных символов, формируя соответственно N₀ последовательностей информационных модулированных символов,

- используя последовательности восстановленных пилотных символов, формируют оценки фазы квадратурно-модулированных информационных символов в каждой из N₀ последовательностей,

- демодулируют последовательности восстановленных квадратурно-модулированных информационных символов, используя сформированные оценки фазы квадратурно-модулированных информационных символов, получая, таким образом, N₀ восстановленных потоков данных,

- объединяют N₀ восстановленных потоков данных, выполняют деперемежение объединенного восстановленного потока данных и декодируют, получая поток выходных данных.

На Фиг.1 и 2 представлена структурная схема устройства, реализующего способ-прототип [11].

Устройство (Фиг.1 и Фиг.2) содержит передатчик 1 (Фиг.1) и приемник 2 (Фиг.2), соединенные посредством передающих и приемных антенн, при этом

передатчик 1 (Фиг.1) содержит:

блок 3 кодирования,

блок 4 разделения и перемежения последовательностей кодированных данных,

N₀ модуляторов 5₁-5_N0,

N₀ блоков 6₁-6_N0 дополнения пилотных и защитных символов,

N₀ блоков 7₁-7_N0 обратного дискретного преобразования Фурье,

N₀ цифроаналоговых преобразователей 8₁-8_N0,

блок 9 фильтрации и временной обработки сигнала,

первый 10₁ и второй 10₂ блоки пространственно-частотного формирования сигнала,

первый массив 11₁-11_N1/2 антенн из передающих антенн, имеющих одинаковую поляризацию,

второй массив 12₁-12_N1/2 антенн из передающих антенн, имеющих одинаковую поляризацию, но ортогональную поляризации антенн из первого массива.

При этом вход блока 3 кодирования является входом передатчика 1, выход блока 3 кодирования соединен с входом блока 4 разделения и перемежения последовательностей кодированных данных, первый и второй выходы блока 4 разделения и перемежения последовательностей кодированных данных соединены соответственно с N₀ входами модуляторов 5₁-5_N0, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего блока 6₁-6_N0 дополнения пилотных и защитных символов, выходы каждого из блоков 6₁-6_N0 дополнения пилотных и защитных символов соединены соответственно с соответствующими входами блоков 7₁-7_N0 обратного дискретного преобразования Фурье, выходы которых соединены соответственно с входами соответствующих им цифроаналоговых преобразователей 8₁-8_N0, выходы каждого из цифроаналоговых преобразователей 8₁-8_N0 соединены соответственно с входами блока 9 фильтрации и временной обработки сигнала, выходов которого соединены с входами первого блока 10₁ пространственно-частотного формирования сигнала и остальные выходов блока 9 фильтрации и временной обработки сигнала соединены с входами второго блока 10₂ пространственно-частотного формирования сигнала, выход первого блока 10₁ пространственно-частотного формирования сигнала соединен с входами первого массива передающих антенн, выходы которого является выходами передатчика 1; выход второго блока 10₂ пространственно-частотного формирования сигнала соединен с входами второго массива передающих антенн, выходы которого является выходами передатчика 1.

Приемник 2 содержит:

первый массив приемных антенн из приемных антенн 13₁-13_N1/2, имеющих одинаковую поляризацию, совпадающую с поляризацией антенн из первого массива передающих антенн и сонаправленных с ним;

второй массив приемных антенн из приемных антенн 14₁-14_N1/2, имеющих одинаковую поляризацию, совпадающую с поляризацией антенн из второго массива передающих антенн и сонаправленных с ним, причем данная поляризация ортогональна поляризации первого массива приемных антенн;

первый блок 15₁ пространственно-частотного разделения каналов;

второй блок 15₂ пространственно-частотного разделения каналов;

блок 16 фильтрации, временной обработки сигнала и синхронизации;

N₀ блоков 17₁-17_N0 аналого-цифрового преобразования,

N₀ блоков 18₁-18_N0 быстрого преобразования Фурье,

N₀ блоков 19₁-19_N0 выделения пилотных и защитных символов,

N₀ блоков 20₁-20_N0 оценки фазы,

N₀ демодуляторов 21₁-21_N0,

блок 22 объединения и деперемежения восстановленных потоков кодированных данных,

блок 23 декодирования.

При этом входы первого массива 13₁-13_N1/2 и второго массива 14₁-14_N1/2 приемных антенн являются входами приемника 2, соответствующие выходы массива 13₁-13_N1/2 антенн соединены с первыми входами блока 16 фильтрации, временной обработки сигнала и синхронизации, соответствующие выходы массива 14₁-14_N1/2 антенн соединены со вторыми входами блока 16 фильтрации, временной обработки сигнала и синхронизации, N₀ выходов которого соединены соответственно с входами N₀ аналого-цифровых преобразователей 17₁-17_N0, выходы каждого из которых соединены соответственно с входами соответствующих им N₀ блоков 18₁-18_N0 быстрого преобразования Фурье, выходы которых соединены соответственно с входами соответствующих им N₀ блоками 19₁-19_N0 выделения пилотных и защитных символов, выходы которых соединены с входами соответствующих им N₀ блоками 20₁-20_N0 оценки фазы, выходы которых соединены с входами соответствующих демодуляторов 21₁-21_N, выходы которых соединены соответственно с N₀ входами блока 22 объединения и деперемежения восстановленных потоков кодированных данных, выход которого соединен с входом блока 23 декодирования, выход которого является выходом приемника 2.

Причем на фигурах, поясняющих [11], не показаны (в явном виде) блок дополнения пилотных и защитных символов, первый и второй блок пространственно-частотного формирования сигнала, блок фильтрации и временной обработки сигнала, первый и второй массивы передающих антенн, имеющих ортогональную поляризацию (в передатчике), а также блок выделения пилотных и защитных символов, первый и второй блоки пространственно-временного разделения каналов, блок фильтрации, временной обработки сигнала и синхронизации, первый и второй массивы приемных антенн, имеющих ортогональную поляризацию и сонаправленных с первым и вторым массивом предающих антенн (в приемнике), кроме того, в приемнике не отражены блоки оценки фазы, однако, из описания алгоритма эти функциональные признаки явно следуют. Поэтому для лучшего понимания признаков, общих с прототипом, и отличительных признаков заявляемого изобретения, на Фиг.1 и 2 (иллюстрация прототипа [11]) и в описании данного изобретения отражены эти признаки, а именно,

в передатчике 1:

- первый блок 15₁ пространственно-частотного разделения каналов

- второй блок 15₂ пространственно-частотного разделения каналов,

- блок 16 фильтрации, временной обработки сигнала и синхронизации,

- первый массив 11₁-11_N1/2 передающих антенн из передающих антенн, имеющих одинаковую поляризацию,

- второй массив 12₁-12_N1/2 передающих антенн из передающих антенн, имеющих одинаковую поляризацию, причем данная поляризация ортогональна поляризации первого массива передающих антенн,

- а также блоки 6₁-6_N0 дополнения пилотных и защитных символов;

в приемнике 2:

- первый блок 15₁ пространственно-частотного разделения каналов,

- второй блок 15₂ пространственно-частотного разделения каналов,

- блок 16 фильтрации, временной обработки сигнала и синхронизации,

- первый массив 13₁-13_N1/2 приемных антенн из приемных антенн, имеющих одинаковую поляризацию, совпадающую с поляризацией антенн из первого массива передающих антенн и сонаправленных с ним,

- второй массив 14₁-14_N1/2 приемных антенн из приемных антенн, имеющих одинаковую поляризацию, совпадающую с поляризацией антенн из второго массива передающих антенн и сонаправленных с ним, причем данная поляризация ортогональна поляризации первого массива приемных антенн,

- блоки 19₁-19_N0 выделения пилотных и защитных символов,

- блоки 20₁-20_N0 оценки и коррекции фазы.

Осуществляют способ-прототип на устройстве (Фиг.1 и 2) следующим образом.

На вход передатчика 1 (Фиг.1) поступает поток входных данных. С входа передатчика 1 поток входных данных поступает на вход блока 3 кодирования. В блоке 3 кодируют поток входных данных, формируя последовательность кодированных входных данных, которая с выхода блока 3 поступает на вход блока 4 разделения и перемежения последовательностей кодированных данных.

В блоке 4 разделяют последовательность кодированных входных данных и перемежают, формируя N₀ последовательностей перемеженных кодированных данных, которые поступают с N₀ выходов блока 4 соответственно на входы модуляторов 5₁-5_N0.

В модуляторах 5₁-5_N0 модулируют соответственно N₀ последовательностей перемеженных кодированных данных квадратурной модуляцией, получая соответственно N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов, которые с выходов модуляторов 5₁-5_N0 поступают соответственно на входы блоков 6₁-6_N0 дополнения пилотных и защитных символов. В блоках 6₁-6_N0 соответственно в первую и вторую последовательности информационных квадратурно-модулированных символов добавляют пилотные символы, формируя N₀ последовательностей информационных модулированных символов с пилотными символами. В N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными символами добавляют защитные символы, формируя соответственно N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с добавленными пилотными и защитными символами, которые соответственно с выходов блоков 6₁-6_N0 дополнения пилотных и защитных символов поступают на входы соответствующих им блоков 7₁-7_N0 обратного дискретного преобразования Фурье.

В блоках 7₁-7_N0 соответственно осуществляют обратное дискретное преобразование Фурье N₀ последовательностей квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами, формируя соответственно N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов, которые с выходов этих блоков поступают на входы соответствующих цифроаналоговых преобразователей 8₁-8_N0.

В блоках 8₁-8_N0 преобразуют соответственно N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов в N₀ аналоговые сигналы, которые с выходов блоков поступают соответственно на первый и второй входы блока 9 фильтрации и временной обработки сигнала.

В блоке 9 N₁ аналоговых сигналов фильтруют, осуществляют пакетную и посимвольную синхронизацию, осуществляют временное мультиплексирование сигналов таким образом, что N₀ входных сигналов распределяют по N₁ выходам, где N₁≥N₀ и N₁ четное, причем первых выходных сигналов поступают на вход первого блока пространственно частотного формирования сигнала 10₁, а остальные символов поступают на вход второго блока 10₂ пространственно-частотного формирования сигнала, в каждом из которых формируют пространственно-частотных каналов, например если N₁>2, по одному из вышеупомянутых алгоритмов MIMO: алгоритм Аламоути, SVD-алгоритм, BLAST-алгоритм или модулируют сигналы высокочастотными колебаниями разной частоты или, если N₁=2, модулируют сигналы высокочастотным колебанием одинаковой частоты и передают сигналы при помощи первого массива 11₁-11_N1/2 передающих антенн, имеющих одинаковую поляризацию, и второго массива 12₁-12_N1/2 передающих антенн, имеющих одинаковую поляризацию, ортогональную первому массиву передающих антенн.

В приемнике 2 (Фиг.2) принимают совокупность радиосигналов, переданную первым массивом 11₁-11_N1/2 передающих антенн посредством массива 13₁-13_N1/2 приемных антенн, имеющих одинаковую поляризацию и сонаправленных с первым массивом передающих антенн.

Принимают совокупность радиосигналов, переданную вторым массивом 12₁-12_N1/2 передающих антенн посредством массива 14₁-14_N1/2 приемных антенн, имеющих одинаковую поляризацию и сонаправленных с вторым массивом передающих антенн.

С выхода массива 13₁-13_N1/2 антенн и массива 14₁-14_N1/2 антенн сигналы поступают на вход первого блока 15₁ и второго блока 15₂ пространственно-частотного разделения каналов, где разделяют полученный сигнал на пространственно-частотные каналы, используя, если N₁>2, один из вышеописанных алгоритмов MIMO: алгоритм Аламоути, SVD-алгоритм, BLAST-алгоритм или алгоритм частотного разнесения и/или переносят его на промежуточную частоту.

С выхода первого блока 15₁ и второго блока 15₂ пространственно-частотного разделения каналов сигналы поступают на вход блока 16 фильтрации и временной обработки сигнала и синхронизации, где фильтруют и демодулируют принятые N₁ радиосигналов, получая N₁ аналоговых сигналов, из которых восстанавливают N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов, которые поступают на входы N₀ аналого-цифровых преобразователей 17₁-17_N0.

С выходов аналого-цифровых преобразователей 17₁-17_N0 сигналы поступают соответственно на входы N₀ блоков 18₁-18_N0 быстрого преобразования Фурье.

В блоках 18₁-18_N0 осуществляют прямое дискретное преобразование Фурье N₀ последовательностей временных отсчетов OFDM символов, получая соответственно N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами. N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами с выходов блоков 18₁-18_N0 поступают на входы соответствующих им блоков 19₁-19_N0 выделения пилотных и защитных символов. В блоках 19₁-19_N0 из каждой последовательности информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами выделяют N₀ последовательностей пилотных сигналов, формируя соответственно N₀ последовательностей пилотных сигналов, а также из N₀ последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами выделяют последовательности информационных модулированных символов, формируя соответственно N₀ последовательностей информационных модулированных символов. Выделенные и сформированные последовательности с выходов блоков 19₁-19_N0 поступают на входы соответствующих им N₀ блоков 20₁-20_N0 оценки и коррекции фазы. Используя последовательности восстановленных пилотных символов, в блоках 20₁-20_N0 формируют оценки фазы квадратурно-модулированных информационных символов, которые с выходов этих блоков поступают на входы соответственно N₀ демодуляторов 21₁-21_N0. В блоках 21₁-21_N0 демодулируют последовательность восстановленных квадратурно-модулированных информационных символов, используя сформированные оценки фазы квадратурно-модулированных информационных символов, получая, таким образом, два восстановленных потока данных.

N₀ восстановленных потоков данных с выходов демодуляторов 21₁-21_N0 поступают соответственно на N₀ входов блока 22 объединения и деперемежения восстановленных потоков кодированных данных. В блоке 22 объединяют N₀ восстановленных кодированных потоков данных, выполняют деперемежение объединенного восстановленного потока данных. После деперемежения с выхода блока 22 объединенный восстановленный поток данных поступает на вход блока 23 декодирования. В блоке 23 объединенный восстановленный поток данных декодируют, получая поток выходных данных, который с выхода этого блока поступает на выход приемника 2.

Недостатком описанного прототипа является повышенное энергопотребление, связанное с введением дополнительного радиочастотного тракта без соответствующего увеличения пропускной способности при ограниченной разрядности аналого-цифрового преобразования (АЦП) и цифроаналогового преобразования (ЦАП), что является причиной возникновения проблемы пик-фактора, решение которой требует усложненной обработки сигнала.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в увеличении пропускной способности системы радиосвязи MIMO-OFDM и снижении энергопотребления приемного и передающего радиочастотных трактов.

Поставленная задача решается путем разработки усовершенствованного способа передачи-приема данных в системе радиосвязи MIMO-OFDM на основе использования поляризационного разнесения с разными шагами квантования в отдельных последовательностях временных отсчетов OFDM символов.

Заявляемый способ передачи-приема данных в системе радиосвязи MIMO-OFDM заключается в следующем:

На передающей стороне:

- поток входных данных кодируют, формируя поток кодированных данных,

- сформированный поток кодированных данных перемежают и разделяют на N₀/2 подпотоков данных, где N₀≥2 и N₀ четное,

- модулируют каждый из N₀/2 подпотоков квадратурной модуляцией, формируя, таким образом, последовательности информационных квадратурно-модулированных символов,

- добавляют в каждую из N₀/2 сформированных последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов пилотные символы, формируя, таким образом, N₀/2 последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными символами,

- добавляют защитные символы в каждую из сформированных N₀/2 последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными символами, формируя, таким образом, N₀/2 последовательностей информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами,

- осуществляют обратные дискретные преобразования Фурье с каждой N₀/2 последовательностью информационных квадратурно-модулированных символов с пилотными и защитными символами, формируя, таким образом, последовательности временных отсчетов OFDM символов,

- формируют первую и вторую последовательности шагов квантования,

- дублируют каждый подпоток данных, образуя N₀ подпотоков данных, причем каждый четный подпоток n идентичен подпотоку n-1,

- четные последовательности временных отсчетов OFDM символов фильтруют и затем преобразуют в первую совокупность аналоговых сигналов, используя первую последовательность шагов квантования, путем цифроаналогового преобразования,

- нечетные последовательности временных отсчетов OFDM символов фильтруют и затем преобразуют во вторую совокупность аналоговых сигналов, используя вторую последовательность шагов квантования,

- в первой совокупности аналоговых сигналов осуществляют пакетную и посимвольную синхронизацию, осуществляют временное мультиплексирование сигналов, таким образом, из сигналов получают сигналов, где N₁≥N₀ и N₁ четное, формируя, таким образом, первую последовательность сигналов для передачи по пространственно-частотным каналам,

- во второй совокупности аналоговых сигналов осуществляют пакетную и посимвольную синхронизацию, осуществляют временное мультиплексирование сигналов, за счет чего из сигналов получают сигналов, формируя, таким образом, вторую последовательность сигналов для передачи по пространственно-частотным каналам,

- в первой и второй последовательностях сигналов для передачи по пространственно-частотным каналам каждый из аналоговых сигналов модулируют соответствующим высокочастотным несущим колебанием, получая первую и вторую совокупности радиосигналов,

- передают радиосигналы независимо, причем первую совокупность радиосигналов передают по независимым радиоканалам с пространственно-частотным разделением, имеющим один тип поляризации, а вторую совокупность радиосигналов передают по независимым радиоканалам с пространственно-частотным разделением, имеющим другой тип поляризации, ортогональный первому;

на приемной стороне:

- принимают первую совокупность радиосигналов предварительно сформированным первым массивом приемных антенн, имеющих одинаковую поляризацию, аналогичную первому массиву передающих антенн на передающей стороне, и сонаправленных с первым массивом передающих антенн,

- принимают вторую совокупность радиосигналов предварительно сформированным первым массивом приемных антенн, имеющих одинаковую поляризацию, аналогичную второму массиву передающих антенн на передающей стороне и сонаправленных с вторым массивом передающих антенн,

- фильтруют и демодулируют принятую первую совокупность радиосигналов, получая восстановленную первую восстановленную последовательность сигналов для передачи по пространственно-частотным каналам, состоящую из сигна