Employing Coordinated Transmit and Receive Beamforming in Clustering Double-Directional Radio Channel

Employing Coordinated Transmit and Receive Beamforming in Clustering Double-Directional Radio Channel

Tác giả: Chen Sun, Makoto Taromaru, Takashi Ohira

Lĩnh vực: EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking

Nội dung tài liệu:

Nghiên cứu này đề xuất một hệ thống định hướng chùm tia (beamforming – BF) mới, sử dụng hai ăng-ten chùm tia chuyển mạch (switched beam antennas – SBAs) tại hai đầu của liên kết vô tuyến trong kênh vô tuyến hai chiều kép (double-directional radio channel – DDRC) theo mô hình cụm. Hệ thống này được thiết kế để cải thiện hiệu suất truyền dẫn trong môi trường đa đường phức tạp, bằng cách tận dụng thông tin hướng của các tín hiệu đến và đi. Các chỉ số như lợi ích định hướng phân tán (distributed directivity gain – DDG) và tương quan mẫu búp sóng (beam pattern correlation) của hệ thống BF được tính toán. Dung lượng kênh của hệ thống BF được xác định dựa trên mô hình phân tích. Kết quả nghiên cứu cho thấy DDG của hệ thống BF làm tăng trực tiếp tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trung bình (average signal-to-noise ratio – SNR), từ đó gia tăng dung lượng kênh. Ngoài ra, bằng cách phối hợp chuyển đổi giữa các cặp mẫu búp sóng truyền và nhận khác nhau để hướng tới các cụm sóng khác nhau, hệ thống đạt được sự đa dạng (diversity gain) để chống lại suy hao đa đường, giảm xác suất gián đoạn (outage probability) của dung lượng kênh ngẫu nhiên. So với hệ thống MIMO (multiple-input multiple-output) sử dụng mảng ăng-ten tuyến tính, hệ thống BF được chứng minh là hoạt động vượt trội trong môi trường SNR thấp.

Mục lục chi tiết:

• 1. INTRODUCTION
• 2. SYSTEM MODEL
• 2.1. Clustering DDRC
• 2.2. ESPAR antenna
• 2.3. BF system
• 3. PERFORMANCE EVALUATION
• 3.1. DDG
• 3.2. Link gain
• 3.3. Channel correlation
• 4. NUMERICAL RESULT
• 4.1. Outage probability relative to output SNR
• 4.2. Channel capacity
• 5. CONCLUSION AND DISCUSSION