Typical MIMO propagation channels in urban macrocells at 2GHz

International audienceA directional wideband measurement campaign was performed in urban macrocells at 2 GHz using a channel sounder and a 8-sensor linear antenna array at the base station. Directions of arrival at the Base Station (BS) were estimated by beamforming using the antenna array. Directions of arrival at the Mobile Station (MS) were estimated by beamforming using parts of the measurement route. Global parameters (delay spread, azimuth spread at BS, maximum factor and street canyon factor) were processed from the Azimuth-Delay Power Profiles (ADPP) at BS and MS. In this paper, we compare the statistics of these four parameters with the statistics of those simulated by the 3GPP-SCM system-level model and the statistics of those reported in the literature. We find an acceptable agreement between our measurements and the SCM model except for the delay spread and the street canyon factor. The azimuth spread at BS mean Value (9.5°) and delay spread mean value (0.250 μs) are also in accordance with values reported in other references. Azimuth spreads are ranged from 7° to 11°, and delay spreads are ranged from 0.1 μs to 1 μs. From a statistical analysis of global parameters, we show that most of the measured propagation Channels can be classified in three main categories: low spatial diversity at MS and BS, high spatial diversity at MS and BS, low spatial diversity at BS and high spatial diversity at MS

Characterization, modeling and simulation of the MIMO propagation channel

International audienceThis article deals with several aspects relative to the MIMO propagation channel. Based on simulations and/or measurements, different approaches are used to model the propagation channel. These models are useful for the MIMO system design. Several studies are performed in order to realize realistic simulation of MIMO channel. Different measurement techniques are used in characterizing the propagation channel in various environments. Measurement campaigns made in different situations have been analyzed to obtain the relevant statistical parameters of the channel. Simulation of MIMO channel is then presented. Measurement and simulation results provide an evaluation of the capacity of MIMO channel. Obtained results show feasibility in the integration of MIMO techniques in practical wireless communication systems.Cet article traite de plusieurs aspects relatifs au canal de propagation MIMO. Différentes approches, basées sur des simulations et des mesures, utilisées pour modéliser le canal sont d’abord présentées. Ensuite, les différentes techniques de mesure utilisées dans le but de caractériser le canal de propagation dans divers milieux sont décrites. Des campagnes de mesures effectuées dans différents environnements sont analysées pour obtenir les paramètres statistiques du canal. Quelques problématiques liées à la simulation du canal MIMO sont évoquées notamment en lien avec une simulation réaliste dans des milieux complexes. Les résultats obtenus, en simulation comme en mesure, permettent une évaluation de la capacité du canal MIMO. Ces résultats permettent de discuter de l’intégration des techniques MIMO dans des systèmes de communication sans fil

Utilisation des photos panoramiques pour la compréhension des phénomènes physiques du canal de propagation

International audienceCet article décrit une méthode du canal de propagation. Les directions d'arrivée sont juxtaposées sur des photos panoramiques 3D. L'ensemble appelé radiophoto permet la corrélation entre la mesure du canal et l'environnement. Les phénomènes physiques tels que la réflexion ou la dffraction sont facilement identifiés

Sistemas MIMO como Alternativa para el Control del Efecto Multitrayectoria y de la Interferencia Co-Canal en Sistemas de Radio Móvil Satelital y Terrestre

The Multiple Inputs Multiple Outputs -MIMO- Systems are advanced technique both the radio signal fading control, problem associated to multipath effects, and co-channel interference mitigation in mobile systems, using array antennas and space- time processing. This technique lets improve the wireless systems performance and increase its data transmission capacity under dynamic environments. The paper presents both the basic concepts over multipath propagation in mobile satellite and terrestrial systems, and a research proposal in MIMO techniques for DS-CDMA systems. This research is presented to European Union for RadioGIS- UIS and MCG-UPV groups, supported by the Alban Program - High Level Scholarships for Latin America-. The research will be development at Communications Department of Polytechnic University of Valencia -UPV- like author’s Doctoral work.Una técnica avanzada para el control del desvanecimiento de señales de radio, problema asociado a efectos de propagación multitrayectoria, y la mitigación de la interferencia co-canal en sistemas móviles, son los Sistemas de Múltiples Entradas y Múltiples Salidas (MIMO-Multiple Inputs Multiple Outputs1 basados en arreglos de antenas y procesado de señales espacio-temporales, los cuales buscan mejorar el desempeño delos sistemas inalámbricos aumentando la capacidad de transmisión de datos bajo entornos dinámicos. En este artículo se presentan los conceptos básicos sobre propagación multitrayectoria en sistemas móviles satelitales y terrestres, y la propuesta de investigación en técnicas MIMO para sistemas DS-CDMA planteada por los Grupos RadioGIS-UIS y MCGUPVante la Comunidad Europea por medio del Programa Alban de Becas de Alto Nivel para América Latina. Esta investigación se llevará a cabo en el Departamento de Comunicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia -UPV- como trabajo de Doctorado por parte del autor

A Versatile Propagation Channel Simulator for MIMO Link Level Simulation

<p/> <p>This paper presents a propagation channel simulator for polarized bidirectional wideband propagation channels. The generic channel model implemented in the simulator is a set of rays described by geometrical and propagation features such as the delay, 3D direction at the base station and mobile station and the polarization matrix. Thus, most of the wideband channel models including tapped delay line models, tap directional models, scatterer or geometrical models, ray-tracing or ray-launching results can be simulated. The simulator is composed of two major parts: firstly the channel complex impulse responses (CIR) generation and secondly the channel filtering. CIRs (or CIR matrices for MIMO configurations) are processed by specifying a propagation model, an antenna array configuration, a mobile direction, and a spatial sampling factor. For each sensor, independent arbitrary 3D vectorial antenna patterns can be defined. The channel filtering is based on the overlap-and-add method. The time-efficiency and parameterization of this method are discussed with realistic simulation setups. The global processing time for the CIR generation and the channel filtering is also evaluated for realistic configuration. A simulation example based on a bidirectional wideband channel model in urban environments illustrates the usefulness of the simulator.</p

Análisis teórico-experimental del canal radio en microceldas y entornos especiales para sistemas de comunicaciones móviles de banda ancha

Las comunicaciones inalámbricas forman parte de la vida diaria de la sociedad en la que vivimos. La comunicación a cualquier hora y desde cualquier lugar se ha convertido en requisito indispensable de calidad de las mismas. Además de esto, se ha incrementado la necesidad del intercambio de datos; cuando antes lo único que se requería eran simples conversaciones de voz, ahora son las transmisiones de datos a alta velocidad. Este aumento requiere sistemas avanzados de telecomunicaciones que permitan poder afrontar estas necesidades. La demanda de transferencia de grandes volúmenes de información vía radio hace necesario dirigir los esfuerzos hacia soluciones que aumenten la capacidad utilizando los escasos recursos radio. También está tomando mucha importancia la posibilidad de comunicación desde cualquier ubicación y en cualquier instante. La comunicación desde el interior de túneles, centros comerciales y en medios de transporte 2 Capítulo 1 entre otros lugares empieza a ser un nuevo requisito de diseño en los sistemas modernos de telecomunicaciones. Una de las tecnologías que permite aumentar la capacidad del bucle radio es la de comunicaciones de banda ancha, cuya capacidad es proporcional al ancho de banda utilizado. El análisis de estos sistemas se complica con respecto a los sistemas tradicionales, ya que surgen nuevos parámetros que caracterizan su comportamiento (apéndice B). Otra forma de aumentar la capacidad consiste en el uso de múltiples antenas a ambos lados del enlace de la comunicación. De esta forma es posible alcanzar eficiencias espectrales (bits/sg/Hz) impensables para sistemas convencionales. Esto es posible siempre y cuando se garantice que las señales que llegan y salen de los diversos elementos radiantes estén lo suficientemente decorreladas. Esta nueva tecnología se denominada en inglés MIMO (Múltiple-Input Múltiple-Output) (apéndice D). El desarrollo de estos sistemas de comunicaciones móviles pasa por disponer de modelos teóricos que tengan en cuenta los principales mecanismos de propagación en los distintos tipos de entornos. Estos modelos de propagación pueden proceder bien del análisis de los datos recogidos en campañas de medidas, o bien de modelos más complejos que resuelven el problema electromagnético desde un punto de vista teórico. Estos últimos buscan soluciones aproximadas que sean fáciles de implementar, y suelen dar lugar a resultados cuya solución es compromiso entre el tiempo de cálculo y precisión. En esta tesis se ha utilizado el modelo de trazado de rayos basado en la Óptica Geométrica (GO) y la Teoría Uniforme de la Difracción (UTD) (apéndice A). Por otra parte, la medida del canal radio es esencial para el estudio del mismo, ya que permite tanto la obtención de datos necesarios para la implementación de modelos como la verificación de estos. El objetivo principal de esta tesis es el estudio tanto teórico como experimental del canal radio en entornos microcelulares y especiales como túneles. Teórico, desde el punto de vista de desarrollar modelos eficientes de canal para sistemas de banda ancha y sistemas MIMO, y experimental, desde el punto de vista de la toma de medidas reales en estos entornos y la comparación con los modelos teóricos.Universidad Politécnica de Cartagen