بهبود ظرفیت در سیستم‌های چند ورودی-چند خروجی با استفاده از آنتن‌های آرایه‌ای با پیکربندی مجدد

آنتن‌های با قابلیت پیکربندی مجدد این توانایی را دارند که الگوی تشعشعی خود را بر اساس نیاز‌ تغییر دهند. برای اینکه بتوان از قابلیت پیکربندی مجدد این آنتن‌ها بهره برد، باید با استفاده از پارامترهای تخمین زده شده‌ی کانال، بهترین حالت یا الگوی تشعشعی را برای آنتن پیدا کرد. در این مقاله با در نظر گرفتن یک سیستم چند کاربره‌ی mimo، با تعریف یک مسئله‌ی بهینه سازی، تاثیر استفاده از آنتن‌های پیکربندی مجدد با الگوهای تشعشعی مختلف در افزایش نرخ تبادل اطالاعات مورد بررسی قرار می‌گیرد. با استفاده از الگوهای تشعشعی استاندارد سیستم‌های mimo و با فرض استفاده از یک آنتن آرایه‌ای ایستگاه‌پایه با المان‌های با قابلیت پیکربندی مجدد و چند کاربر تک آنتنی، نمودار‌های ظرفیت متوسط هر کاربر بر حسب سیگنال به نویز و همچنین نمودار ظرفیت متوسط بر حسب تعداد کاربران رسم شده‌است. بر اساس این نمودارها، ظرفیت متوسط کاربران برای حالت بدون شکل‌دهی پرتو 40‌% (به میزان 0.045bps/hz) و با شکل دهی پرتو mrc 5‌% (به میزان 0.052 bps/hz) نسبت به حالتی که آنتن‌ها قابلیت پیکربندی مجدد نداشته باشند بهتر خواهدبود.

Increasing Capacity in MIMO Systems Using Reconfigurable Array Antennas

Reconfigurable antennas are capable of having several states of frequency response, polarization or radiation patterns. In order to benefit from this reconfigurability, we should choose the best state of antennas, regarding estimated values for communication channel. The main purpose of this work is to show capacity enhancement of a multi user multiple input multiple output (MUMIMO) system by means of pattern reconfigurable antennas. Firstly, for a base station antenna array consisting of reconfigurable antenna elements and several single antenna users, an optimization problem is devised to find the best state in which system capacity is maximized. Afterwards, considering a 5×5 antenna array in the base station and 20 single antenna UEs, the achievable rate per UE versus SNR is obtained and plotted for nonreconfigurable to 5state reconfigurable antenna elements. Based on these results, it is concluded that by means of reconfigurable antennas in the base station array, the achievable rate per user can be increased by 40% (0.045 bps/Hz) without beamforming and 5% (0.052 bps/Hz) with MRC beamforming.