caracterizaciÓn del canal mimo

13
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.

Upload: others

Post on 31-Jul-2022

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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.

Page 2: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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.

Page 3: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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

Page 4: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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 ∞

Page 5: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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⋅= ∑

=

−−

∞→

Page 6: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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

Page 7: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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)

Page 8: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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)

Page 9: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

PROPAGACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CANALES DE RF

Especificación del Entorno (II)

Especificación del Entorno (III)

Page 10: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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)

Page 11: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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)

Page 12: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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)

Page 13: CARACTERIZACIÓN DEL CANAL MIMO

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