ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE SISTEMAS MIMO EN ESCENARIOS DE INTERIORES

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Authors
García Ariza, Alexis Paolo
Rubio Arjona, Lorenzo
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Universidad Industrial de Santander
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RESUMEN. Los futuros sistemas inalámbricos de comunicaciones digitales emplearán técnicas de procesado espacio-tiempo, como por ejemplo la transmisión a través de múltiples canales de propagación, para aumentar la capacidad frente a los sistemas tradicionales, en lo que se ha denominado sistemas MIMO (Múltiple Input Múltiple Output). Aunque existen numerosas publicaciones hasta la fecha sobre las posibilidades de mejora introducidas por los sistemas MIMO, en la mayor parte de los estudios realizados se asumen canales incorrelados. En la práctica, existe cierta correlación entre los diferentes subcanales de propagación, por lo que es interesante evaluar el impacto de la correlación sobre fas prestaciones del sistema en función de la banda de frecuencia y polarización utilizada. En este sentido, y para escenarios de propagación picocelulares o de interiores, los resultados presentados en el artículo indican, que un incremento en el orden de diversidad en un sistema MIMO de interiores podría no suponer una mejora significativa en el caso de tener canales con un alto grado de correlación. También, un aumento en el número de antenas, en lo que conforma el sistema radiante del transmisor y/o receptor, no necesariamente supone un incremento lineal de la capacidad si los canales están correlados. Con base a una campaña de medidas realizada en el dominio de la frecuencia en la banda de 2 a 4 GHz, se ha observado una dependencia de la matriz de correlación que caracteriza el sistema MIMO con el tipo de polarización utilizado. Del mismo modo, bajo la hipótesis de canal WSS (Wide Sense Stationary) y garantizando un nivel mínimo de relación señal a ruido (SNR, Signal to Noise Ratio), se han observado cambios significativos en la función de distribución de probabilidad que caracteriza fa capacidad y en los valores propios relacionados con la ganancia de los subcanales desacoplados para diferentes grados de correlación. PALABRAS CLAVES Capacidad Canal Radio Móvil Comunicación Espacio-Temporal MIMO - Multiple Input Multiple Output Valores Propios ABSTRACT As opposed to the traditional systems, the future wireless digital communications systems will use space-tlme processing techniques to improve the capacity. An example of this technique is the transmission through multiple propagation channels, named MIMO (Multiple Input Multiple Output) systems. Although it has been published much to date on the possibilities of improvement of the capacity introduced by MIMO systems, most of studies have assumed uncorrelated channels. Actually, there is certain correlation between the different propagation sub-channels, which makes interesting to evaluate the impact that this degree of correlation has on the final system performance under different frequency bands and polarizations. In this way, and for pico-cellular propagation scenarios (or indoor scenarios), the results show in the paper, that the increase the diversity order on the MIMO system could not be a good technique to improve the performance in some highly correlated cases. Besides, increasing the number of array antenna elements, both in the transmitter and receiver side, does not offer linear capacity increases under correlated cases. In the frequency domain measurements campaigns between 2 and 4 GHz, the results show polarization dependence and less frequency band dependence in the MIMO channel correlation matrix for indoor environments. Under the WSS (Wide Sense Stationary) channel condition and guaranteeing a minimum SNR (Signal to Noise Ratio) level, remarkable changes both on the capacity and the gain eigenvalues probability distribution function shapes were observed in different indoor correlated cases. KEYWORDS Capacity Eigenvalues Mobile Radio Channel MIMO - Multiple Input Multiple Output Communication Space-Time
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