منصة الرسائل والاطاريح: تحليل أداء القنوات متعددة المدخلات-متعددة المخرجات مع ضعف جهاز الإرسال والاستقبال

الخلاصة

في الوقت الحاضر يتَجهُ العالم نحو تَصميم الأجهزةُ الإلكترونيةُ بأقل تكلفة ممكنة. يعود السببُ في هذا التوجه الى أنه في بعض الأجهزة الإلكترونية يتم استخدام العديد من القطع الإلكترونية، والتي قد يصل عددها إلى مئات أو أكثر في جهاز واحد. وكما نعلم أن لا شيء يحدث إلا على حساب شيءُ آخر، لذا فإن تكلفة صنع الأجهزة الإلكترونية تنخفض على حساب جودتها. كما ان هذا التوجه قد طالَ أنظمة الاتصالات اللاسلكية متعددة المدخلات والمخرجات (أي نظام MIMO) ، حيث تحتوي هذه الأنظمة في الظروف الطبيعية على جهاز إرسال واستقبال فعلي على جانب الإرسال أو جانب الاستقبال أو كلاهما. يعاني جهاز الارسال والاستقبال الفعلي الموجود في أنظمة الاتصالات اللاسلكية متعددة المدخلات والمخرجات من العديد من الإعاقات مثل ضوضاء الطور و IQ- عدم الاتزان ،و مضخمات اللاخطية ، وضوضاء التكميم ، إلخ. وبالتالي، سيؤدي جهاز الإرسال والاستقبال الفعلي هذا إلى تشويه الإشارة التي تمر عبره ، مما يؤدي إلى تدهور أداء النظام. تقترح هذه الرسالة خوارزميتين لتحليل أداء قنوات (MIMO) المتأثرة بخبو ((Rayleigh المسطح في ظل وجود جهاز الإرسال والاستقبال الفعلي. تحللُ الخوارزميةُ الأولى أداء قناة (MIMO) المرتبطة وقناة (MIMO) غير المرتبطة في وجود جهاز الإرسال الفعلي في أربعة سيناريوهات مختلفة: سيناريو (MC-MIMO) مع (CSIT)، وسيناريو (MC-MIMO) مع (CSIR)، وسيناريو (SC-MIMO) مع (CSIT)، وسيناريو (SC-MIMO) مع (CSIR). تأخذ هذه الخوارزميةُ تأثير المرسل الفعلي ليكون ضوضاء تشويه غاوسي مضافة بمتوسط صفر وتباين يُشار إليه بالرمز Υ_t. وبشكل أكثر وضوحًا، يفترض هذا النهج أن قوة التشويه لجهاز الإرسال المادي عند هوائي الإرسال n في نظام (SC-MIMO) يتناسب مع القدرة المخصصة لبث الإشارة عبر نفس الهوائي. بينما في نظام (MC-MIMO)، تفترض هذه الخوارزميةُ أن إجمالي قدرة التشويه للمرسل الفعلي تساوي مجموع قدرة التشويه لكل هوائي إرسال مقسومًا على عدد هوائيات الإرسال. في المقابل، تحلل الخوارزميةُ الثانية أداء قناة (MIMO) المرتبطة وقناة (MIMO) غير المرتبطة في وجود المرسل الفعلي والمستقبل الفعلي في سيناريو واحد، وهو سيناريو (SC-MIMO) مع (CSIR). تقيّم هذه الطريقة تأثير المرسل المادي بنفس طريقة الخوارزمية الأولى ، وتقوم بتقييم تأثير المستقبل المادي كضوضاء تشويه غوسية مضافة غير مرتبطة بمتوسط صفر وتباين يُشار إليه بالرمز Υ_r. وبشكل أكثر وضوحًا ، تأخذ هذه الخوارزمية في الحسبان أن قوة التشويه للمستقبل المادي عند هوائي الاستقبال m في نظام SC-MIMO تتناسب مع متوسط قدرة الإشارة المستقبلة عبر الصف m من مصفوفة القناة. بالإضافة الى ذلك، فإن الخوارزميتين المقترحتين في هذه الدراسة تحلل أداء قنوات MIMO المرتبطة وغير المرتبطة من حيث السعة (ergodic (EC)) وكسب مضاعف (SNR) المحدود (F-SNRMG). بالإضافة إلى ذلك، فأن كلا الخوارزميتين تستخدم نموذج (Kronecker) لحساب الارتباط بين عناصر القناة. كما أن مستوى الانحطاط المستخدم في عمليات المحاكاة لهذه الخوارزميات هو إما 0.08 أو 0.175 أو كليهما. تتمثل أهم نتائج العمل في أن سعة قناة MIMO في الخوارزميات الأولى والثانية في معدلات (SNR) العالية تتوقف عن النمو عند قيمة تسمى حد السعة ، ولا يمتلك معامل الارتباط في الخوارزمية الأولى تأثيرًا على قيمة حد السعة ، بينما في الخوارزمية الثانية ، يلعب معامل الارتباط دورًا مهمًا في تحديد قيمة حد السعة.