154 research outputs found

    Lens antenna arrays: an efficient framework for sparse-aware large-MIMO communications

    Get PDF
    The recent increase in the demand for higher data transmission rates in wireless communications has entailed many implementation issues that can only be resolved by going through a full paradigm shift. Making use of the millimetric spectrum bands is a very attractive solution to the shortage of radio resources but, to garner all their potential, new techniques must be developed. Most of them are contained in the Massive Multiple Input Multiple Output (M-MIMO) framework: the idea of using very large antenna arrays for cellular communications. In this thesis, we propose the usage of Lens Antenna Arrays (LAA) to avoid the unbearable power and infrastructure costs posed by traditional M-MIMO architectures. This novel communication system exploits the angular-dependent power focusing capabilities of an electromagnetic lens to discern between waves with different angles of arrival and departure, without explicit signal processing. The work presented in this document motivates the use of LAAs in mmWave communications, studies some of their mathematical properties and proposes their application in noncoherent schemes. Numerical results validate the performance of this novel kind of systems and confirm their strengths in both multi-user and block fading settings. LAAs that use noncoherent methods appear to be very suitable for vehicular communications and densely populated cellular networks.En los últimos tiempos, el incremento en la demanda de mayor velocidad de transmisión de datos en redes de comunicación inalámbricas ha conllevado varios problemas de implementación que solo se podrán resolver a través de un cambio total de paradigma. Utilizar bandas milimétricas del espectro es una solución muy atractiva a la escasez de recursos de radio pero, para poder extraer todo su potencial, es necesario desarrollar nuevas técnicas. La mayor parte de éstas pasa por la infraestructura Massive Multiple Input Multiple Output (M-MIMO): la idea de usar matrices de antenas muy grandes para comunicaciones celulares. En esta tesis, proponemos el uso de matrices de antenas con lente, o Lens Antenna Arrays (LAA), para evitar los inasumibles costes energéticos y de instalación propios de las arquitecturas M-MIMO tradicionales. Este novedoso sistema de comunicaciones explota las capacidades de concentración de energía con dependencia angular de las lentes electromagnéticas para distinguir entre ondas con distintas direcciones de llegada y de salida, sin procesado de la señal explícito. El trabajo presentado en este documento motiva el uso de los LAAs en comunicaciones en bandas milimétricas (mmWave), estudia varias propiedades matemáticas y propone su aplicación en esquemas no coherentes. Resultados numéricos validan su ejecución y confirman sus fortalezas en entornos multiusuario y con desvanecimiento en bloque. Los LAAs que utilizan métodos no coherentes parecen ser idóneos para comunicaciones vehiculares y para redes celulares altamente pobladas.En els darrers temps, l'increment en la demanda de major velocitat de transmissió de dades en xarxes de comunicació inalàmbriques ha comportat diversos problemes d'implementació que tan sols es podran resoldre a través d'un canvi total de paradigma. Utilitzar les bandes mil·limètriques de l'espectre és una solució molt atractiva a l'escassetat de recursos de ràdio però, per tal d'extreure'n tot el seu potencial, és necessari desenvolupar noves tècniques. La majoria d'aquestes passa per la infraestructura Massive Multiple Input Multiple Output (M-MIMO): la idea d'utilitzar matrius d'antenes molt grans per a comunicacions cel·lulars. En aquesta tesi, proposem l'ús de matrius d'antenes amb lent, o Lens Antenna Arrays (LAA), per tal d'evitar els inassumibles costos energètics i d'instal·lació propis d'arquitectures M-MIMO tradicionals. Aquest innovador sistema de comunicacions explota les capacitats de concentració d'energia amb dependència angular de les lents electromagnètiques per tal de distingir entre ones amb diferents direccions d'arribada i de sortida, sense processament de senyal explícit. El treball presentat en aquest document motiva l'ús dels LAAs per comunicacions en bandes mil·limètriques (mmWave), n'estudia diverses propietats matemàtiques i proposa la seva aplicació en esquemes no coherents. Resultats numèrics en validen l'execució i confirmen les seves fortaleses en entorns multi-usuari i amb esvaïment en bloc. Els LAAs que utilitzen mètodes no coherents semblen ser idonis per a comunicacions vehiculars i per a xarxes cel·lulars altament poblades

    MIMO Communication Using Single Feed Antenna Arrays

    Get PDF

    Opportunistic Spectrum Sharing using Dumb Basis Patterns: The Line-of-Sight Interference Scenario

    Full text link
    We investigate a spectrum-sharing system with non-severely faded mutual interference links, where both the secondary-to-primary and primary-to-secondary channels have a Line-of-Sight (LoS) component. Based on a Rician model for the LoS channels, we show, analytically and numerically, that LoS interference hinders the achievable secondary user capacity. This is caused by the poor dynamic range of the interference channels fluctuations when a dominant LoS component exists. In order to improve the capacity of such system, we propose the usage of an Electronically Steerable Parasitic Array Radiator (ESPAR) antenna at the secondary terminals. An ESPAR antenna requires a single RF chain and has a reconfigurable radiation pattern that is controlled by assigning arbitrary weights to M orthonormal basis radiation patterns. By viewing these orthonormal patterns as multiple virtual dumb antennas, we randomly vary their weights over time creating artificial channel fluctuations that can perfectly eliminate the undesired impact of LoS interference. Because the proposed scheme uses a single RF chain, it is well suited for compact and low cost mobile terminals
    • …
    corecore