caracterizaciÓn del canal mimo
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PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO
TEMA - 3“PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN
DE CANALES DE RF”
Indice
Introducción.Clasificación.Modelo 3GPP-3GPP2.Estructura general del modelo.Etapas del modelo.Conclusiones.
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Los sistemas MIMO consisten en múltiples elementos radiantes en transmisión y en recepción.
Objetivo: explotación de los esquemas de diversidad espacial para lograr un mayor rendimiento.
Los sistemas convencionales SISO no proporcionan dicha diversidad espacial.
Surge la necesidad de modelar los canales de RF MIMO.
Introducción (I)
Introducción (II)
Elementos radiantes totalmente incorreladosSustitución canal MIMO por m canales SISO.
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Introducción (III)
La relación entre la señal a la entrada y a la salida:
Donde:representa la respuesta al impulso del canal
(matriz Nr x Nt)
Cada uno de los elementos de la matriz representa la respuesta al impulso del canal entre cada uno de los elementos en Tx y en Rx
Modelos físicos: establecen una serie de parámetros y resultados teóricos basándose en parámetros físicos tales como AoD, AoA, frecuencia de portadoras, separación entre elementos radiantes …
Ejemplos:MIMO Saleh-Valenzuela extendido.COST 259 SCM extendido a MIMO.
Modelos no físicos: parámetros estadísticos en base a resultados empíricos de medidas de campo.
Ejemplos:METRA (MultiElement Transmit Receive Antennas).SATURN (Smart Antenna Technologyin Universal bRoadband wireless Networks).
Clasificación
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Modelo de Banda - Estrecha
( ) ( )
−+++−×= ∑∑
= =∞→
tγφcosπf2iλπ2iiψexpg
KL1limP(t)h lDmllkkplk
K
1k
L
1llkK,Lmpmp εεε
Los coeficientes de la matriz valen:
Función de Correlación (I)
( ) ( ) ( )[ ]nqmq
*nqmp
nq,mq PPththE
=τρ
La correlación entre los enlaces m-q y n-p vale:
[ ] ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) φθφθτγφπεεεελπ
τγφπεεεελπτρ
π
π
π
πφθφθ ddppcosf2i2iexp
cosf2i2iexpgEKL1lim)(
Dnqmp
lDnlkqmlkp
K
1k
L
1l
2lkL,Knq,mp
∫ ∫
∑∑
− −
= =∞→
−+−−+−==
=
−+−−+−×=
donde K,L son el número de dispersores que se hace tender a ∞
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Función de Correlación (II)
( ) ( )[ ]{ }2/1TpqpqT
2pq
2T0
T0
Tq,p cosbj2bI
I1 µακκκ
ρ −+−×≈
( ) ( ) ( )[{( ) ( )] }2/1
RRRmnmnR
mnmn2mn
22R0
R0
Rn,m
cosja2coscj2
cosca2caII
1
µγκµβκ
γβκκ
τρ
−−−+
−+−−×≈
( ) ( ) ( )[ ] [ ).,,cosexpI21p0
ππθµθκκπ
θ −∈−=
Distribución de AoA de Von Misses
( ) ( )τρρτρ Rmn
Tpqnq,mp ⋅=
Modelo de Canal de Banda Ancha
( ) ( ) ( ) ( ){ } ( )iN
1i
UiDliip
1i
2niiiNlp costf2j2jjexpRg
N1limt,h ττδγφπξξπλξτ −−++−Ψ⋅= ∑
=
−−
∞→
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
El modelo propuesto por el 3GPP-3GPP2 se encuadra dentro de los modelos físicos, si bien también hace uso de resultados empíricos.
El enfoque que plantea el 3GPP-3GPP2 con respecto a este modelo es el de una aplicación directa del mismo, lo cual concuerda con el propósito de constituir un estándar.
Modelo 3GPP-3GPP2
Estructura General del Modelo
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Los ángulos AoD y AoA son idénticos en ambos sentidos de la comunicación.
La formulación empleada en la tercera etapa asume el empleo de arrays lineales.
No se contemplan ensanchamientos en los ángulos de elevación.
Suposiciones del Modelo
Parámetros Angulares (I)
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Parámetros Angulares (II)
Entornos macrourbano y macrosuburbano (3 km):Pérdidas del trayecto Modelo urbano HATA Cost 231Elementos radiantes de la estación base por encima de los tejados.Correlación de 0.5 existente entre los desvanecimientos lentos de variación lognormal.
Entorno microurbano (1 km)Pérdidas del trayecto Modelo urbano Walfish-Ikegami Cost 231Elementos radiantes de la estación base a la altura de los tejados.Correlación de 0.5 existente entre los desvanecimientos lentos de variación lognormal.
Especificación del Entorno (I)
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Especificación del Entorno (II)
Especificación del Entorno (III)
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Entornos macrosuburbano y macrourbano:Conocida la ubicación exacta de la BS y de la MS, puede determinarse
A partir de puede calcularse el retardo aleatorio de cada uno de los N clusters.
Obtención de Parámetros (I)
A partir de los retardos aleatorios pueden obtenerse las potencias promedio.
Obtención de Parámetros (Ii)
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
A partir de las potencias promedio pueden obtenerse los parámetros angulares y
Obtención de Parámetros (II)
Una vez determinado y puede obtenerse el offset relativo de cada subtrayecto.
Obtención de Parámetros (III)
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
Entorno microurbano:Obtención de parámetros similar a la de los entornos macro.Diferencias a la hora de modelar los retardos aleatorios, las potencias promedio y los ángulos de salida.
Obtención de Parámetros (IV)
Una vez determinado y puede obtenerse el offset relativo de cada subtrayecto.
Obtención de Parámetros (V)
PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF
La respuesta del canal MIMO viene caracterizado por una matriz de coeficientes de amplitudes complejas.
Coeficientes de Modelado del Canal
El modelo de canal MIMO propuesto por el 3GPP-3GPP2 aglutina las ventajas de combinar un modelo físico con uno empírico.
Es suficientemente flexible como para incorporar nuevas opciones y mejoras.
Dicha flexibilidad, su enfoque eminentemente práctico, así como el respaldo del 3GPP-3GPP2 hacen de él una opción apropiada para modelar los sistemas MIMO.
Conclusiones