DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU
INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI
AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE
zapraszają na
publiczną dyskusję nad rozprawą doktorską

mgr inż. Jacka Grucy
Analiza zastosowania techniki MIMO
w bezprzewodowych sieciach sensorycznych
Termin:17 października 2012 roku o godz. 12:00
Miejsce:sala 1.36 w pawilonie D-17,
ul. Kawiory 21
PROMOTOR:dr hab. inż. Wiesław Ludwin, prof. nz. AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza
RECENZENCI:dr hab. inż. Ryszard Zieliński, prof. nz. PWr, Politechnika Wrocławska
dr hab. inż. Ryszard Golański, prof. nz. AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza
Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać
w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30



ANALIZA ZASTOSOWANIA TECHNIKI MIMO W BEZPRZEWODOWYCH SIECIACH SENSORYCZNYCH



mgr inż. Jacek Gruca

Promotor: dr hab. inż. Wiesław Ludwin, prof. nz. AGH
Dyscyplina: Telekomunikacja

W ciągu ostatnich kilkunastu lat wzrosło zapotrzebowanie na bezprzewodowe sieci sensoryczne WSN, które rozlokowane na określonym obszarze, byłyby w stanie dokonywać pomiarów wybranych wielkości fizycznych i przesyłać ich wyniki do jednego centrum gromadzenia danych. Do ich budowy wykorzystuje się liczne sensory transmitujące drogą radiową dane pomiarowe do jednego lub kilku punktów odbiorczych.

Niewielkie moce sygnałów w torach nadawczych czujników przekładają się na mały zasięg radiowy, który zazwyczaj nie przekracza kilkuset metrów. Z tego względu prowadzone są liczne prace mające na celu zwiększenie zasięgu, obniżenie bitowej stopy błędów oraz redukcję wpływu zaników radiowych. Wiele publikacji poświęcono technice wieloantenowej MIMO, która może w znaczący sposób poprawić parametry radiowe sieci WSN.

Aby możliwe było rozróżnienie transmitowanych danych w technice MIMO, a tym samym ich poprawna detekcja po stronie odbiorczej, konieczna jest znajomość transmitancji kanału radiowego. Techniki detekcji odbieranych sygnałów MIMO wymagają czasochłonnych obliczeń przeprowadzanych na liczbach zespolonych. Stopień komplikacji tych niekiedy bardzo złożonych procedur obliczeniowych prowadzi do dodatkowego zużycia energii i ograniczenia czasu działania systemu, stanowiąc główną barierę hamującą wprowadzenie techniki MIMO do sieci WSN.

Dlatego też w ramach niniejszej rozprawy zaproponowano takie uproszczenie sprzętowo-programowe algorytmów implementowanych w radiowych zespołach nadawczo-odbiorczych, które pozwoliłoby na zastosowanie techniki MIMO(2,2) w sieciach sensorycznych bez konieczności stosowania wydajnych układów obliczeniowych.

Celem niniejszej rozprawy było:

  • opracowanie uproszczonego algorytmu kodowania i dekodowania danych w systemie łączności bezprzewodowej opartego na technice MIMO(2,2), który poprzez eliminację operacji macierzowych wykonywanych na liczbach zespolonych pozwoliłby zrezygnować z konieczności stosowania szybkich układów obliczeniowych, a tym samym stałby się bardziej przystępny przy konstrukcji czujników bezprzewodowych sieci sensorycznych;
  • zaprojektowanie, wykonanie i uruchomienie prototypu radiowego zespołu nadawczo-odbiorczego o jak najprostszej konstrukcji sprzętowo-programowej;
  • ocena wybranych parametrów transmisji zaproponowanych rozwiązań praktycznych przy wykorzystaniu skonstruowanego dla potrzeb rozprawy prototypu radiowego zespołu nadawczo-odbiorczego.


W prezentowanej rozprawie zaproponowano kilka istotnych uproszczeń, umożliwiających redukcję złożoności obliczeniowej algorytmów implementowanych po stronie odbiorczej (a tym samym prowadzących do spadku zużycia energii), wykorzystujących jeden z najbardziej popularnych wariantów techniki MIMO, który składa się z dwóch anten nadawczych oraz dwóch odbiorczych.

W zakresie kodowania i dekodowania sygnałów MIMO, zaproponowano algorytm polegający na porównaniu wartości amplitud i faz odebranych symboli z wzorcowymi wartościami przesłanymi w sekwencji treningowej. Pracę algorytmu oparto na prostych operacjach odejmowania i porównywania wartości całkowitych. A co najważniejsze, algorytm ten nie wymaga przeprowadzenia jakichkolwiek obliczeń matematycznych w celu wyznaczenia elementów macierzy transmitancji kanału radiowego, poza zapisaniem wartości kilku współczynników do pamięci procesora.

W niniejszej rozprawie omówiono sposób zastosowania uproszczonego algorytmu dekodowania. Opracowano i praktycznie wykonano stanowisko badawcze systemu MIMO(2,2) z zaimplementowanym uproszczonym algorytmem i modulacją OOK. Stanowisko to umożliwiło przeprowadzenie pomiarów wybranych parametrów transmisji danych w technice MIMO(2,2) dla kilku różnych scenariuszy.



Dłuższa wersja autoreferatu jg_autoreferat.pdf




Wybrane prace doktoranta

  1. Gruca Jacek, Wiesław Ludwin, „Koncepcja budowy zespołu nadawczo-odbiorczego opartego na technice MIMO i modulacji ASK”, Zeszyty naukowe Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, czerwiec 2007, ISBN 978-83-60799-00-2
  2. Gruca Jacek, Wiesław Ludwin, „Wpływ rozmieszczenia anten w radiowym zespole nadawczo-odbiorczym na detekcję danych w systemie MIMO(2,2) z modulacją ASK”, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne nr 4/2008, ISSN 1230-3496
2012/gruca/start.txt · ostatnio zmienione: 2012/10/08 23:52 przez Jacek Gruca