Эффективность каналов MIMO с гибридным разнесением
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347019060049Ключові слова:
система со многими входами и многими выходами, работа вне зоны прямой видимости, гибридное разнесение, двухполяризационное разнесение, пространственное разнесение, подавление перекрестной поляризации, коэффициент основной поляризации, XPD, NLOS, CPR, MIMOАнотація
Недавние успехи показали, что беспроводная технология систем MIMO (со многими входами и многими выходами) позволяет достичь значительного улучшения общей эффективности работы системы. Эта технология предполагает пространственное мультиплексирование и пространственное разнесение без увеличения общей мощности системы или полосы пропускания, и, следовательно, обеспечивает потенциал для значительного повышения пропускной способности канала и спектральной эффективности. Однако сильная зависимость пропускной способности канала от корреляции между элементами антенны является основным недостатком систем MIMO. Поэтому в эти системы введены многополяризационные антенны для уменьшения корреляции антенн и возможности построения компактных устройств. Цель этой статьи дать анализ эффективности гибридного разнесения (в пространстве и по поляризации) каналов MIMO внутри помещений при работе в условиях вне зоны прямой видимости NLOS (non-line-of-sight). В работе исследуется влияние межантенного разноса на параметр подавления перекрестной поляризации XPD (cross-polar discrimination) и величину коэффициента основной поляризации CPR (co-polar ratio). В связи с этим выполнен анализ пропускной способности, а также коэффициента битовых ошибок BER (bit error rate) гибридной системы MIMO для адекватного сравнения указанной системы с системами, использующими двухполяризационное и пространственное разнесения. Результаты моделирования показали, что гибридное разнесение дает среднюю эффективность по сравнению с двумя другими указанными сценариями разнесения при реализации систем. Кроме того, вполне очевидно, что эффективность гибридного разнесения повышается по сравнению с работой системы в условиях двойной поляризации по мере увеличения расстояния между антеннами. К тому же, эффективность системы с пространственным разнесением изменяется медленнее как функция расстояния между антеннами, чем в случае гибридного разнесения.Посилання
Telatar, I. E. “Capacity of multi-antenna Gaussian channels,” Trans. Emerging Telecom. Tech., Vol. 10, No. 6, p. 585-595, 1999. DOI: https://doi.org/10.1002/ett.4460100604.
Chizhik, D.; Rashid-Farrokhi, F.; Ling, J.; Lozano, A. “Effect of antenna separation on the capacity of BLAST in correlated channels,” IEEE Commun. Lett., Vol. 4, No. 11, p. 337-339, Nov. 2000. DOI: https://doi.org/10.1109/4234.892194.
Anreddy, V. R.; Ingram, M. A. “Capacity of measured Ricean and Rayleigh indoor MIMO channels at 2.4 GHz with polarization and spatial diversity,” Proc. of IEEE Wireless Commun. and Networking Conf., 3-6 Apr. 2006, Las Vegas, USA. IEEE, 2006, Vol. 2, p. 946-951. DOI: https://doi.org/10.1109/WCNC.2006.1683597.
Shiu, D.-S.; Foschini, G. J.; Gans, M. J.; Kahn, J. M. “Fading correlation and its effect on the capacity of multi-element antenna systems,” IEEE Trans. Commun., Vol. 48, No. 3, p. 502-513, Mar. 2000. DOI: https://doi.org/10.1109/26.837052.
Raoof, K.; Zhou, H. Advanced MIMO Systems. Sci. Res. Pub., Inc., 2009.
Джомон, К. Чарли; Прасант, С. “Совместная оценка каналов и обнаружение данных в системе MIMO-OFDM c использованием распределенного сжимающего зондирования сигнала,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 2, С. 97–106, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017020029.
Крейнделин, В. Б.; Бен Режеб, Т. Б. К. “Нелинейный итерационный алгоритм прекодирования для многопользовательских систем MIMO,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 10, С. 581-591, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S002134701710003X.
Чаухан, Д. В.; Бхалани, Д. К.; Триведи, И. Н. “Улучшенный VBLAST MAP: новый алгоритм точка-точка для детектирования символов в системах беспроводной связи MIMO,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 5, С. 259–266, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018050023.
Abdi, A.; Kaveh, M. “A space-time correlation model for multi-element antenna systems in mobile fading channels,” IEEE J. Select. Areas Commun., Vol. 20, No. 3, p. 550-560, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/49.995514.
Duong, T. Q.; Trang, H.; Hong, E. K.; Lee, S. Y. “Performance evaluation of the V-BLAST system under correlated fading channels,” Proc. of AICT/SAPIR/ELETE 2005, 17-20 Jul. 2005, Lisbon, Portugal. IEEE, 2005, p. 220-225. DOI: https://doi.org/10.1109/AICT.2005.71.
Oestges, C.; Clerckx, B.; Guillaud, M.; Debbah, M. “Dual-polarized wireless communications: from propagation models to system performance evaluation,” IEEE Trans. Wireless Commun., Vol. 7, No. 10, p. 4019-4031, Oct. 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/T-WC.2008.070540.
Habib, A.; Mehlführer, C.; Rupp, M. “Performance of compact antenna arrays with receive selection,” Proc. of 7th IEEE Int. Conf. on Wireless Advanced, 20-22 Jun. 2011, London, UK. IEEE, 2011, p. 207-212. DOI: https://doi.org/10.1109/WiAd.2011.5983312.
Nam, Junyoung; Caire, Giuseppe; Ha, Jeongseok. “On the role of transmit correlation diversity in multiuser MIMO systems,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 63, No. 1, p. 336, Jan. 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/TIT.2016.2615627.
Castel, Thijs; Lemey, Sam; Van Torre, Patrick; Oestges, Claude. Rogier, Hendrik. “Four-element ultrawideband textile cross array for dual-spatial and dual-polarization diversity,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 16, p. 481, Jun. 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2016.2585308.
Papamichael, Vasilis; Karadimas, Petros. “On the covariance matrix and diversity performance evaluation of compact multiport antenna systems,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 65, No. 11, p. 6140, Nov. 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2754439.
Goldsmith, A. Wireless Communications. CUP, 2005. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511841224.
Hai, L.; Zhang, Y.-R. “A new statistical channel model for hybrid-diversity MIMO systems,” Circuits Syst. Signal Process., Vol. 31, No. 6, p. 2093, 2012. DOI: https://doi.org/10.1007/s00034-012-9418-x.
Yu, Kai; Bengtsson, M.; Ottersten, B.; Mcnamara, D.; Karlsson, P.; Beach, M. “Second order statistics of NLOS indoor MIMO channels based on 5.2 GHz measurements,” Proc. of IEEE Global Telecommunications Conf., 25-29 Nov. 2001, San Antonio, USA. IEEE, 2001, Vol. 1, p. 156-160. DOI: https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2001.965098.
HE, Y.; CHENG, X.; STUBER, G.L. “On polarization channel modeling,” IEEE Wireless Commun., v.23, n.1, p.80, Feb. 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/MWC.2016.7422409.
LIM, Y.-G.; CHO, Y.J.; OH, T.; LEE, Y.; CHAE, C.-B. “Relationship between cross-polarization discrimination (XPD) and spatial correlation in indoor small-cell MIMO systems,” arXiv preprint, 2017. URI: https://arxiv.org/abs/1707.00227.
TSEN, W.F.; LI, H.-J. “Correlations and channel capacities for multi-polarized MIMO systems,” Proc. of IEEE 20th Int. Symp. on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Tokyo, Japan. IEEE, 2009, p.1069-1073. DOI: https://doi.org/10.1109/PIMRC.2009.5450233.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. РадиоэлектроникаИздатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.
Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).
Варианты доступа к статье:
1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)
В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).
2. Статья с последующим доступом по подписке
В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.
- Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
- Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
- Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
- Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
- Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
- Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
- Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
- Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
- Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
- Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
- Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
- Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
- В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
- Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
- Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.
