MODELO DE CANAL MIMO PARA RADIOCOMUNICACIÓN MÓVIL EN

AMBIENTES URBANOS

Marvin Arias Olivas E-mail: marao@ibw.com.ni

Programa UNI/Asdi/FECManagua, Nicaragua

Febrero 10, 2011

Objetivos Dar una introducción sobre los Sistemas

MIMO (en español, Múltiple entrada Múltiple salida)

Describir las características de los modelos de canal basados en geometría de tipo MIMO para radiocomunicación móvil.

Presentar resultados de simulación del modelo “Extended Elliptical MIMO Channel” en ambientes urbanos.

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Contenido• Introducción • Motivación (Sistemas MIMO) • Modelación de Canal : “Extended Elliptical

MIMO Channel”• Ejemplos Numéricos y Resultados• Resúmen

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Introducción

Esquema Básico de un Sistema de Comunicación Inalámbrico.

SourceCoding

ChannelCoding Multiplex Modulate Multiple

AccessRF and

Antennas

SourceDecoding

ChannelDecoding Demultiplex Demodulate Multiple

AccessAntennasand RF

WirelessChannel

T r a n s m i t t e r

R e c e i v e r

Informationsource

Informationsink

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Multipath Propagation (Multitrayecto)

Base Station

Mobile Station

MPCs

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Co-channel Interference (Interferencia)

Mobile StationMS1

Mobile Station MS2

Base Station

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SISTEMAS MIMO (MIMO en español, Múltiple entrada Múltiple salida)

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SISTEMAS MIMO (MIMO en español, Múltiple entrada Múltiple salida)Beneficios: Mayor Capacidad (bits/s/Hz)(Espectro es excesivamente caro; número Estaciones Base limitado) Mejor calidad de Transmisión Incremento de Cobertura Mejora en la Estimación de la Posición del Usuario

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Por qué es importante la Modelación de Canales?

Útiles para el Análisis y Diseño por simulación de Sistemas de Banda Ancha y Banda Estrecha.

Podemos explorar diferentes formas de cómo el modelo puede ser aplicado. Ej. Dirección de llegada (DOA) es usada para probar algoritmos de arreglos adaptivos en aplicaciones de sistemas celulares.

Son muy útiles para la simulación de sistemas MIMO. (Diversity, Saptial Multiplexing and Beamforming)

Aplicaciones en sistemas MIMO en arreglos de antenas adaptivas para predecir las mejoras de la capacidad y rango de extensión del sistema.

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Geometrically Based Single Bounce Elliptical Model (GBSBEM)

Modelo desarrollado por Joseph Liberti y Theodore Rappaport. usado en ambientes urbanos, altura de las antenas relativamente bajas, obstrucción por multitrayecto se presentan alrededor de la estación base y la estación móvil. Parámetros am y bm : ejes mayor y menor respectivamente de la elipse que contiene la representación de los obstáculos (scatterers)

am

Scattering Region

Tx Rx

bm

Elliptical scatterer density geometry

y

x

DOADOD

DOA: Direction-Of-ArrivalDOD: Direction-Of-Departuredo= 2f (Tx-Rx separation distance)

do

f f

Constant delayOn the ellipse

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GBSBEM/ (Ext. 2x2 MIMO)

Extended Elliptical MIMO Channel

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GBSBEM/ Cont. (Ext. 2x2 MIMO)Channel Impulse Response (CIR)

CIR for 2x2 MIMO System

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MIMO Extended/ Cont.Simulation Results

Power Delay Profiles 2x2 MIMO System

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Capacidad de Sistemas MIMOFormula de la Capacidad

Capacidad Instantanea del Canal caracterizada por la matriz H

Formula de Shannon (for two-dimensional symbols):

22log 1 / bits/s/HzC H

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Capacity of MIMO SystemsCapacity for MIMO systems vs. SISO system

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Resúmen

• Del Modelo MIMO GBSB podemos obtener parámetros que caracterizan un canal de radiocomunicación móvil: TOA (), DOA () y la potencia, P(dB) de los componentes de multitrayecto respectivamente.

• Uso de Sistemas MIMO para: Diversity, Beamforming, Spatial Multiplexing

• Se usan diferentes estrategias para diferentes niveles de conocimiento de informacion del canal

• Aplicaciones Comerciales : 3GPP, wireless LANs y Wimax

MUCHAS GRACIAS!

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