ياو ينجلي 1، تشو جي 1،2، وانغ يي، LIU بنغ 1
(1. مفتاح مختبر جامعة هندسة المعلومات، ونانجينغ للأرصاد الجوية لمراقبة ومعالجة المعلومات، ونانجينغ 210044، الصين،
2. كلية الهندسة قسم الهندسة الكهربائية والهندسة الإلكترونية جامعة نيجاتا في اليابان، وطني، نيجاتا، اليابان 950-2181)
الخلاصة: إلى عنوان أفضل في الخارج مشكلة الاتصالات المتنقلة الأبعاد (3D) للنطاق المكاني، ويعرض في الهواء الطلق 3D قناة النطاق المكاني جديدة نثر نموذج إحصائي، والأداء الاستقبال الرئيسي للMIMO متعدد هوائي النظام. في بيئة الاتصالات المتنقلة الخلية الكلي، يمكن للنموذج تقدير المعلمات قناة المتعددة المكاني المهم يتلاشى قناة، يستخلص زاوية الوصول (زاوية الوصول، AOA) المتعددة يتلاشى توزيع كثافة قناة الاحتمالات. كما قدمت في نموذج قاعدة MIMO (متعددة الإدخال متعددة المخرجات، MIMO) متعددة هوائي الموحد الخطي صفيف (الموحدة الخطي صفيف، ULA) ومجموعة دائرية (الموحدة صفيف التعميم، UCA)، يحلل إشارة وصول مختلفة عوامل تشتت السمتي التأثير على أداء قناة MIMO، MIMO الارتباط المكاني بما في ذلك القدرة القناة وتكوين هوائي المصفوفة. 3D نتائج المحاكاة العددية والمتعددة مقارنة يتلاشى قناة عرض النموذج الذي المعلمات قناة التقديرات تشير إلى نموذج بيئة الاتصالات النظرية والعملية، ويوفر البحوث المبتكرة لتقييم MIMO أنظمة الهوائيات محاكاة تلقي نظام الاتصالات اللاسلكية.
نموذج إحصائي قناة؛ يتلاشى المتعددة؛ زاوية وصوله، وMIMO، والقدرة قناة
CLC: TN911.6
كود الوثيقة: A
DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2016.07.022
شكل الاقتباس الصيني: Yaoying لي تشو جي يي وانغ، وآخرون في الهواء الطلق 3D قناة نثر ULA / UCA الهوائي MIMO تحليل الأداء التكنولوجيا الالكترونية، 2016،42 (7): 87-90،94.
الإنجليزية شكل الاقتباس: ياو ينجلي، وتشو جي وانغ يي، وآخرون. تحليل دوبلر التحول والأداء MIMO في موجز 3-D نموذج قناة الهندسية .Application من تقنيات الالكترونية، 2016،42 (7): 87-90،94.
0 مقدمة
حاليا، MIMO تم تنفيذها في الوصول الثابتة اللاسلكية ذات النطاق العريض و4G LTE (التطور طويل الأجل)، ويمكن MIMO التكنولوجيا والاتصالات اللاسلكية تحسن ملحوظ في أداء نظام البث اللاسلكي. النظر في الخصائص العامة للنظام MIMO، للحصول على قدرة أكبر، يجب تقليل ارتباط بين عناصر مجموعة اثنين ممكن، وذلك أن كل عنصر من عناصر مصفوفة الارتباط صغيرة بقدر الإمكان. لذلك، يمكن أن يكون البناء بدقة وكفاءة نظام البث اللاسلكي وصفها في نموذج متعدد القنوات من حيث التأثير، تصميم أداء استقبال وتقييم نظام MIMO، وتحليل خصائص الشرط قناة فارغة . وقد اقترح العلماء نموذجا مختلفا قناة الإحصائي، وعلى افتراض توزيع هندسي أو المكاني مختلفة من توزيع عدسات البيئات قناة تحليل الآثار المتعددة محاكاة داخلية وخارجية. في الأدب ، تخضع فقط لنموذج تشتت تفكير التطبيق الأكثر استخداما على نطاق واسع، وكلها تقريبا تم تضمينها في نموذج الهندسة التعميم (التعميم النموذجي، CM)، ونموذج القطع الناقص (البيضاوي النموذجي، EM) أو 3-D دائري / بيضاوي الشكل تصنيف فئة النموذج. قد يكون نموذج 3D محطة النهاية (محطة قاعدة، BS) ومحطة متنقلة (المحطة المتنقلة، MS) وتنقسم إشارة وصوله إلى المنطقة الأفقية العمودية المكانية الزاوي، وصفا أكثر دقة. يتم توفير SYED J N وPATWARY M N في المحطة الأساسية يقترح الهوائيات وغير مناسبة لنموذج إحصائي ثلاثي الأبعاد للخلية الماكرو. اقترح محمد ألف وALSEHAILI S أيضا نموذج الإهليلجي ثلاثي الأبعاد للخلية متناهية الصغر. في السنوات الأخيرة، JANASWAMY R وBALTZIS K B وآخرون مشابه لنموذج رواية ثلاثية الأبعاد. متماثل توزيع نموذج موحد من كل ما سبق نماذج ثلاثية الأبعاد والمشتت، فقط ثلاثة - الأبعاد AOA نموذج إحصائي، المعلمات الزمكان TOA، في حين أن متعدد هوائي نظام الاستقبال نموذج قناة مميزة MIMO لا يزال هناك نقص في الأبحاث المتعمقة والتحليل المقارن .
من أجل حل المشاكل المذكورة أعلاه، للبيئة الاتصالات المتنقلة الخلية الكلي، وهذا يعرض ورقة الإحصائي نموذج القناة بناء على نطاق ثلاثي الأبعاد، التخلص نهايات BS المحطة الأساسية والهوائيات، والتي تنبعث إشارة من الفضاء ثلاثي الأبعاد، وسوف توزع إدخال جميع MS إشارة فقط جولة نموذج ثنائي الأبعاد في المستوى الأفقي. نموذج لا تستمد فقط رابط قناة يتلاشى توزيع كثافة الاحتمال، ولكن أيضا على تحليل أعمق لهذه الدراسات قنوات نثر ULA / UCA MIMO هوائي المصفوفة أداء النظام، وأداء تحليل نماذج القناة ومجال الفضاء ثلاثي الأبعاد لتوفير نظام استقبال MIMO أداة بحث مواتية.
نموذج القناة 13D مبعثر
في هذه الورقة، ونموذج 3D من قناة الإحصائية العنقودية نثر وتكييفها مع الخلوية بيئة الاتصالات اللاسلكية الكلية بسيطة، كما هو مبين في الشكل. حيث المسافة الأفقية بين MS وBS هي D، موزعة بانتظام حول المشتت ويقتصر MS ضمن R & LT منطقة دائرية، وBS باستخدام عرض الفص الرئيسي لل2 الهوائيات، ومستوى الفرق من ارتفاع ح من MS . تدل FIG فقط هيئة نثر، ولكن في الواقع هناك العديد من أن عدسات توزيعها داخل CM. تنقسم الاتجاه المشتت الهوائي المنطقة، المنطقة نثر قد يؤدي إلى نموذج القناة غير المتماثلة، كما هو مبين في الشكل. هنا، وMS أو UCA التكوين ULA مجموعة هوائي واحد، كما هو مبين في الشكل. لتبسيط الدراسة والتحليل، وضعنا الشروط التالية: كل المشتت هنا هي ODR، وبشكل مستقل عن عدسات أخرى، والخبرة فقط انعكاس واحد؛ MS نثر المناطق بعيدا عن الحدود، وتجاهل الزنزانة المجاورة تدخل؛ يرتبط كل مسار انتقال بين MS وBS فقط إلى هيئة نثر. لاشتقاق أداء استقبال MS محطة ودوبلر أطياف MIMO هوائي النظام، التخلص نهايات BS عرض الفص الرئيسي من 2؟ قطع من الهوائيات، وهذه المادة لا تعتبر آثار عن الاستقطاب هوائي .
كما هو مبين في الشكل 1، قناة نموذج نموذج التوهين المقترح التي حصلت عليها في نصف الكرة الغربي. يتم توزيع كل جولة نموذج نموذج المشتت فقط في المستوى الأفقي، وهو ما يمثل الإشارة المرسلة من BS في حين أن الفضاء ثلاثي الأبعاد، ولكن كل الإشارات المدخلة إلى MS محطة موزعة في نهاية المطاف في دائرة على نموذج الطائرة الأفقي. عندما BS باستخدام هوائي متعدد الإتجاهات، وملفات PDF حافة و (m) = 0، في الطائرة السمت من ميزة عندما BS استخدام الهوائيات في الطائرة الارتفاع، وخصائص AOA من عنصر متعدد مسار في MS مختلفة من الأدب في. انها وجدت من FIG 1، عندما احتمال BS باستخدام عرض الفص الرئيسي للكسب الهوائيات وحدة 2، فإن المكونات المتعددة للدالة الكثافة MS AOA لا تكون ثابتة. كما مبلغ وسيطة، كل الهوائيات الاتجاهية من القرص FIG نثر تشكلت في المناطق التي تم الحصول عليها عن طريق تقسيم منطقة غير مغطاة هوائي منطقة التغطية. ويتكون كل صيغة حسابية نثر منطقة القرص من منطقة التغطية من الهوائيات:
2 ULA / UCA متعددة هوائي تحليل MIMO
هنا، MS UCA التكوين ULA أو مجموعة هوائي واحد كما هو مبين في الشكل. ويمكن الاطلاع من FIG بصريا، بسيطة هيكل مجموعة الخطي، مجموعة دائرية ذات خصائص متعددة الاتجاهات، العديد من التطبيقات في مجال الاتصالات المتنقلة. هذا القسم سوف يؤثر على تحليل الارتباط، وغيرها من الممتلكات قدرة قناة ULA / UCA مجموعة من يتلاشى MIMO الفضاء النظام الهوائي.
2.1 بين يتلاشى الارتباط المكاني بين هوائي العناصر
عندما محطة MS MIMO هوائي المصفوفة هي ULA، توجيه ناقلات الفضاء إشارة واردة:
على افتراض أن زاوية السمت الأفقية إشارة وصوله AOA تتبع توزيع جاوس، وظيفة المقابلة من التعبير:
حيث G توزيع الطيف قوة الانحراف المعياري. الصيغة (6)، (7)، وصيغة (9) في المعادلة (8) يمكن الحصول عليها في الفضاء بين عناصر مجموعة اثنين من إشارة الحادث عندما التعبير ارتباط توزيع التمويه.
2.2 ULA / UCA متعددة هوائي قدرة قناة MIMO
في تحليل أداء لاسلكي نظام الاتصالات، والقدرة على قناة لتوصيف كامل لأداء متعدد هوائي نظام استقبال MIMO . هذا القسم التأثير ULA، UCA صفائف MIMO قدرة القناة على MIMO هوائي مجموعة من الخصائص المختلفة. وصف الخصائص الإحصائية للقدرة قناة عشوائية على مدى قدرة قناة MIMO ستكون مكملة دالة التوزيع التراكمي من قبل الدول المعنية بشكل عام. عندما الجانب انتقال لا يمكن أن نعرف قناة المعلومات نظام النقل، وأفضل طريقة لمتوسط القوة المخصصة لكل عنصر هوائي المصفوفة، وهذه المرة متوسط وقت انفجار في قدرة قناة من القنوات:
3 والتحليل العددي النتائج
إحصائيات الفضاء ثلاثي الأبعاد لدراسة نموذج قناة في الهواء الطلق، وهذا القسم توزيع الطاقة الزاوي من العوامل المختلفة تؤثر على حالة الأداء استقبال إشارة صول نظام الهوائي MIMO وتعطى من قبل الحساب العددي والمحاكاة.
FIG 4 هو ULA / UCA في العنصر مجموعة 1 و 2، ومستوى إشارة لتوزيع زاوية السمت وصول إشارة في نموذج مستمد يتبع توزيع جاوس والحالة الموصوفة الارتباط المكاني. وكما يتبين من الشكل، هذه المصفوفات اثنين في د عنصر صفيف تباعد، R & لتر الصفر، والحد الأقصى الارتباط المكاني؛ د، وزيادة R & لتر من 0 إلى 0.4، والارتباط المكاني بين عناصر مجموعة يتناقص بسرعة، وعندما د > 0.4، ص > عندما ينخفض 0.4، والارتباط المكاني ببطء، وتميل إلى أقصى حد. اثنان مجموعة من الارتباط المكاني مع متوسط الزيادة في د / ، ص / هو انخفاض نسبيا، ولكن هناك اختلافات في معدل النسب. . من FIG 4 (أ)، مقارنة FIG 4 (ب) يمكن العثور عليها في تقلب ULA الفضاء ارتباط مجموعة في الرأي (أ) توزيع واسع، ومكانيا عرض (أ) ارتباط وصف وجود الصفر يحدث معبر الصفر الأول في مكان d0.8. وبالإضافة إلى ذلك، مقارنة UCA في مجموعة من FIG 4 (ج)، FIG 4 (د) يمكن العثور على مجموعة من الارتباط المكاني UCA تم خفض ببطء الاتجاه، إلى حد كبير أي صدمة يحدث كثيرا، ولا المعابر صفر.
وصفت FIG 5 مع القدرة قناة التوزيع المقابلة لحالة FIG. 4. ويمكن الاطلاع من هذا الرقم، على قدرة قناة ULA، UCA كما د صفائف اثنين /؟ زي، ص /؟ بوز زادت تدريجيا، وتقلب قدرة قناة UCA القناة مجموعة كبيرة. يمكن أيضا أن تكون موجودة من هذا الرقم، عندما صغيرة قطرها ص الحلقي تباعد عنصر د، UCA مجموعة ULA مجموعة (بالقرب من 0)، منذ الترابط بين عناصر مجموعة كبيرة (انظر الشكل 4)، بحيث قدرة القناة من صغيرة، وعندما د، بزيادة في حدود ص (0،0.4)، العلاقة بين الانخفاض السريع للعناصر المصفوفة، بحيث قدرة القناة من مجموعة الزيادة السريعة المقابلة، وعندما r أكبر من 0.4 د، قناة هوائي المصفوفة القدرة مع ارتجاج نموا طفيفا ثابت من التشبع، يميل الحد في نهاية المطاف. . FIG 5 (أ) مقارنة مجموعة ULA، FIG 5 (ب) ويمكن الاطلاع، وFIG قدرة قناة 5 (ب) وصف منحنى نمو أبطأ، FIG UCA بالمقارنة مجموعة 5 (ج) و 5 (د) يمكن أن يكون لقد وجدت، عندما r (0،0.4)، FIG 5 (ج) توزيع إشارة في قدرة القناة على النمو بشكل أسرع، وأقل يميل إلى الحد الأقصى.
4 خاتمة
هذا ويعرض ورقة بسيطة نموذج قناة ثلاثية الأبعاد الإحصاء، ونثر في الهواء الطلق الأداء الرئيسية قناة 3D ULA / UCA MIMO. نموذج مشتقة يتلاشى المتعددة قناة دالة الكثافة الاحتمالية من AOA درس ULA / UCA هوائي مجموعة MIMO تأثير الأداء على توزيع زوايا السمت مختلفة وصول الإشارات. وأشارت محاكاة النتائج مع الأدب والتحليل المقارن الآخرين تقدير القناة من المعلمات نموذج المعقولية، والأداء المتفوق للإشارة الإرسال، ودعم أكثر مرونة للتحليل النظري للمعلمات المكانية والقدرة قناة للنظام MIMO .
مراجع
DAMNJANOVIC A، MONTOJO J، وي Y، وآخرون مسح al.A على الشبكات غير المتجانسة 3GPP: الاتصالات اللاسلكية .IEEE الاتصالات اللاسلكية، 2011،18 (3): 10-21.
إرتل R B، REED J H.Angle ووقت وصوله لإحصاءات نموذج تشتت دائري وبيضاوي الشكل .IEEE J.Sel.Areas COMMUN، 1999،17 (11) :. 1829-1840.
PETRUS P، REED J H، استنادا S.Geometrical-T رابابورت نموذج قناة macrocell الإحصائي للبيئة متنقلة . .IEEE عبر COMMUN، 2002،50 (3) :. 495-502.
JIANG L، تانس Y.Simple نموذج يستند هندسي-AOA لأنظمة الاتصالات المتنقلة .Electron بادئة رسالة، 2004،40 (19) :. 1203-1205.
JIANG L، TAN S Y.Geometrically النماذج القائمة على السمت السلطة الطيف لأنظمة الاتصالات المتنقلة .Microwave والبصرية خطابات التكنولوجيا، 2007،49 (9): 2093-2097.
SYED J N، M PATWARY N.3-D التمويه نموذج كثافة انتشار توظيف الهوائيات في BS .IEEE Trans.Veh.Technol، 2010،59 (7) :. 3193-3204.
محمد A، S.Generalized ALSEHAILI ثلاثة نموذج قناة نثر الهندسية الأبعاد لبيئات نشر داخلية وخارجية .PHD أطروحة، قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات، جامعة مانيتوبا، كندا، 2010.109: 191-209.
JANASWAMY R.On وقت عشوائي وعلى العلاقة بين المعادلات موجة والبرق المعاملات .IEEE على هوائيات والدعوة، 2013،61 (61): 2735-2744.
BALTAIS K B، SAHALOS J ن.ع بسيطة 3D نموذج قناة هندسية لmacrocell الاتصالات المتنقلة .Wireless Pers.Commun، 2009،51 (2) :. 329-347.
HAO J، جي Z، كيكوتشي H.Angle ووقت وصوله لإحصاءات فطيرة الخلوية قطع نموذج قناة نثر 3-D .Wireless الاتصالات الشخصية، 2014،78 (2): 851-865.
هوا M C، وتقدير LIU H C.Angle من وصول الإشارات المتعددة في نظام متماسك موقع السلبي باستخدام القنابل المضيئة على أساس OFDM .Wireless الاتصالات الشخصية، 2013،77 (2): 1-18.
زو J، QIU L.Analyses ومقارنات أساس هندسي قناة نموذج نشأت عن عدسات على القرص جوفاء لبيئات اللاسلكية في الهواء الطلق وداخل قاعة .IET الاتصالات، 2012،6 (17): 2775-2786.
