nÃo hà / One challenging task in multiple input multiple output (MIMO) systems design is to accommodate the multiple antennas in the mobile device without compromising the system capacity, due to spatial and electrical constraints. In this work, an experimental MIMO wireless channel characterization in an outdoor environment is performed in order to study the different factors that affect MIMO capacity. The data acquired during wideband channel measurement campaigns made in Stockholm, Sweden, were used in order to predict
the impact of direction of arrival (DOA) distribution and polarization diversity on the channel capacity, choosing specific measurement routes and locations as well as different MIMO antenna array configurations. This thesis proposes a genetic algorithm (GA) to obtain the position and orientation of each MIMO array antenna that maximizes the ergodic capacity for a given propagation scenario. The simulations of the GA use the characterized experimental channel model, as a case of study, in order to evaluate the impact of different characteristics of the propagation environment in the capacity. Based on an interface between the antenna
model and the propagation channel model, the ergodic capacity is considered as the objective function of the MIMO array optimization.
Simulation results corroborate the importance of polarization and antenna pattern diversities for MIMO in small terminals. The results also show that the electromagnetic
coupling effect can be exploited by the optimizer in order to decrease signal correlation and increase MIMO capacity. A comparison among uniform linear array (ULA), uniform circular
array (UCA) and the GA-optimized array is also carried out, showing that the topology given by the optimizer is superior to that of the standard ULA and UCA arrays for the considered
propagation channel. This work also presents a method for optimizing the capacity of MIMO antenna array systems with antenna selection, evolving the antenna array best suited for
antenna selection in a given scenario. As a result of the proposed GA optimizer, different array configurations were obtained for cases with and without antenna selection, showing that true polarization diversity (TPD) schemes are particularly suited for antenna selection
systems. / Uma questÃo bastante complicada no projeto de sistemas MIMO à acomodar as mÃltiplas antenas no dispositivo mÃvel sem comprometer a capacidade do sistema, devido a restriÃÃes elÃtricas e de espaÃo. Neste trabalho à desenvolvida a caracterizaÃÃo de um canal MIMO sem fio em ambiente externo para o estudo dos diferentes fatores que afetam a capacidade de comunicaÃÃo. Os dados adquiridos em campanhas de mediÃÃo feitas em Estocolmo foram utilizados para modelar o impacto da distribuiÃÃo de DOA e da diversidade
de polarizaÃÃo na capacidade do canal, escolhendo rotas especÃficas de medida e diferentes configuraÃÃes de arranjos de antena. Essa tese propÃe um algoritmo genÃtico para obter a posiÃÃo e orientaÃÃo de cada antena do arranjo MIMO que maximizem a capacidade ergÃtica para um dado cenÃrio de propagaÃÃo. Baseando-se em uma interface entre o modelo de antena e o modelo de propagaÃÃo do canal, a capacidade ergÃdica à usada como funÃÃo objetivo da otimizaÃÃo do arranjo MIMO.
Os resultados das simulaÃÃo indicam a importÃncia das diversidades de polarizaÃÃo e de padrÃo de antena para sistemas MIMO em terminais de pequeno porte. Os resultados tambÃm mostram que o efeito do acoplamento eletromagnÃtico pode ser explorado pelo otimizador para diminuir a correlaÃÃo do sinal aumentando assim a capacidade MIMO. TambÃm à feita uma comparaÃÃo entre arranjo linear uniforme(ULA), arranjo circular uniforme(UCA) e um
arranjo otimizado pelo algoritmo genÃtico, mostrando que a topologia resultante do algoritmo genÃtico à superior tanto a ao arranjo ULA quanto ao arranjo UCA, para o canal de propagaÃÃo considerado. Este trabalho tambÃm apresenta um mÃtodo para otimizaÃÃo da capacidade de sistemas MIMO com seleÃÃo de antena, evoluindo um arranjo de antenas melhor adaptado para a seleÃÃo de antenas em um dado cenÃrio de propagaÃÃo. Como resultado do mÃtodo proposto, diferentes configuraÃÃes de arranjos foram obtidas para o caso com e sem seleÃÃo de antenas, mostrando que sistemas de diversidade de polarizaÃÃo(TPD) sÃo particularmente
adequados para sistemas com seleÃÃo de antena.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6658 |
| Date | 05 April 2013 |
| Creators | Manuel OsÃrio Binelo |
| Contributors | Francisco Rodrigo Porto Cavalcanti |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia de TeleinformÃtica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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