Cortos de vídeo: "Uso de InSite MIMO inalámbrico para visualizar la formación de haces"...
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Para demostrar el concepto de evaluación de simulación MIMO, se ha utilizado la capacidad MIMO de Wireless InSite®para configurar un escenario de célula pequeña en un entorno urbano denso en Rosslyn, Virginia (Figura 1). La estación base está situada sobre un poste en la mediana de un cruce importante, a una altura de 10 metros sobre el nivel de la calle. A efectos comparativos, la estación base se ha definido con dos configuraciones alternativas: (1) una sola antena dipolo y (2) una gran antena MIMO. Ambas utilizan una frecuencia portadora de 28 GHz.
El modelo de ciudad importado y el terreno contienen un total de aproximadamente 3.800 caras. A los edificios y al terreno se les han asignado propiedades de material de hormigón con una conductividad de 0,484 S/m y una permitividad de 5,31. La figura 2 muestra un primer plano de la antena MIMO masiva, definida como un conjunto de dipolos de polarización cruzada 8x8. El patrón de ganancia del primer elemento se muestra en la vista del array. Se define un dispositivo móvil que se desplaza a lo largo de una ruta por la ciudad y se muestra acercándose a la ubicación de la estación base desde el oeste, y luego girando para alejarse de ella hacia el norte.
Figura 1: Los datos de edificios y terrenos de Rosslyn 3D se configuran para el análisis SISO y MIMO en Wireless InSte.
Figura 2: El conjunto MIMO masivo de 128 elementos está situado en un punto Tx a varios metros del suelo con un conjunto Rx móvil en el centro de la ciudad.
Wireless InSite MIMO contiene un generador de matrices que permite a los usuarios diseñar matrices MIMO de n elementos. Esta herramienta también permite a los usuarios controlar los elementos individuales del array, como la posición, el patrón de antena y la rotación. La figura 3 muestra el array de 128 elementos del generador de arrays. Para simplificar, este array se ha construido con antenas dipolo, colocadas a una distancia de media longitud de onda, y dispuestas con elementos polarizados vertical y horizontalmente colocados en cada una de las 64 posiciones mostradas. Sin embargo, hay que señalar que el software puede manejar muchos tipos diferentes de patrones analíticos y también puede utilizar patrones importados generados por simulaciones de array de alta fidelidad a partir de un solver de onda completa, como XFdtd® de Remcom.
Figura 3: El array MIMO masivo de 128 elementos se construyó con el potente creador de arrays de Wireless InSite.
Las propiedades del área de estudio de Wireless InSite permiten a los usuarios configurar y controlar varios aspectos de los cálculos de física y trazado de rayos. La figura 4 muestra el diálogo de configuración del área de estudio para la simulación MIMO masiva. El área de estudio se define para utilizar el modelo de rayos X3D acelerado por GPU de Wireless InSite, con trazado de rayos definido para incluir rutas de propagación con hasta seis reflexiones y una difracción, omitiendo las transmisiones para limitar los cálculos a los exteriores.
Figura 4: La ventana de propiedades del área de estudio permite al usuario controlar el modelo de propagación y el número de interacciones.
A continuación, se realizan simulaciones con la antena única y la antena MIMO. Wireless InSite proporciona los resultados solicitados por el usuario, como la potencia recibida, las rutas de propagación, la hora de llegada/salida, etc. Un resultado típico del análisis de una sola antena transmisora es la potencia recibida por un dispositivo móvil, ya sea en forma de mapa de cobertura sobre un área o mostrada en función de la distancia a lo largo de una ruta. La figura 5 muestra un mapa de cobertura en las proximidades de la estación base. La figura 6 muestra un gráfico de la potencia recibida por el dispositivo móvil a lo largo de su ruta (mostrada en rojo en las vistas de la escena). Como muestra la segunda figura, la potencia aumenta a lo largo de la ruta cuando el dispositivo móvil se acerca a la estación base y disminuye a medida que se aleja, cayendo drásticamente cuando dobla la esquina y sale de la línea de visión. El rápido desvanecimiento de la potencia recibida a lo largo de la ruta se debe a las interacciones multitrayecto (reflexiones y difracciones) con los edificios.
Figura 5: Mapa de campo que muestra la cobertura en una zona de la escena.
Figura 6: Potencia recibida por el dispositivo móvil a lo largo de la ruta desde la estación base con una sola antena
Otro resultado relevante tanto para sistemas de antena única como MIMO es la respuesta al impulso complejo, que es una medida del multitrayecto. La respuesta al impulso complejo mide la potencia de las señales multitrayecto que llegan en función de su tiempo de llegada o de su fase. La figura 7 muestra los 25 mejores trayectos de propagación entre la estación base y el dispositivo móvil en un punto de aproximadamente 240 metros a lo largo de su ruta. En la figura 8 se muestra la respuesta al impulso compleja en este punto para la estación base de antena única.
Figura 7: Los 25 mejores trayectos de propagación desde la estación base al dispositivo móvil en un punto de su ruta.
Figura 8: Respuesta impulsional compleja para el dispositivo móvil en la posición indicada anteriormente.
Wireless InSite MIMO permite a los usuarios escribir la matriz H, la respuesta al impulso complejo y la dispersión del retardo utilizando un navegador de resultados de datos de canal que se muestra en la figura 9. La imagen muestra la configuración para trazar la potencia recibida en función del número de receptores para el escenario Rosslyn MIMO para todas las combinaciones de elementos de antena transmisores y receptores en el sistema MIMO. La figura 10 muestra la potencia recibida en el dispositivo móvil a lo largo de su ruta, superponiendo los resultados de todos los elementos transmisores.
Figura 9: El navegador de resultados "Analizar datos del canal" se creó para el módulo Wireless InSite MIMO. Este navegador permite a los usuarios obtener la matriz H, la respuesta al impulso complejo, la dispersión del retardo y la potencia recibida.
Figura 10: Potencia recibida por el dispositivo móvil a lo largo de la ruta desde los 128 elementos transmisores de la estación base MIMO.
Uno de los resultados clave de una simulación MIMO es la matriz compleja del canal, o matriz H. La matriz H codifica las características de propagación multitrayecto de cada elemento transmisor a cada elemento receptor. La matriz H codifica las características de propagación multitrayecto de cada elemento transmisor a cada elemento receptor y se utiliza habitualmente en la formación de haces, la capacidad del canal y otros análisis a nivel de sistema MIMO. El navegador de resultados de datos de canal de Wireless InSite permite al usuario exportar la matriz H a un archivo .csv, en el que un análisis de post-procesamiento adicional puede determinar cómo el multitrayecto del canal puede afectar al rendimiento del sistema MIMO.
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