不同的用户对MIMO在混响室手机天线性能

文摘

用户对多输入多输出(MIMO)的性能研究不同的双天线的手机专门设计有天线系统性能的好坏。研究显示,用户可以导致提高或下降影响不同的测试对象,包括传播效果的参数。好的和坏的手机之间的性能差异可以明确测量时无需用户影响力,但是真实的人的影响下成为小。这个结果说明了特定用户影响力描述MIMO手机的重要性。

1。介绍

用户对多个天线设备性能一直是研究的主题在过去的几年里,因为众所周知,用户附近的无线设备影响传播条件,设备正在经历。对于这个效应是众所周知的单输入(输出)通信,组成的辐射降解性能损失提出的用户。这种效应通常是量化的辐射效率和吸收功率的变化(1]。

尽管这方面的知识,目前仍不清楚其后果是当涉及到多个天线设备,因为他们增强的能力根据丰富的场分布的信号路径。许多研究已经表现在过去的年,同意这一事实的影响人体文中更复杂的比在传统的终端(1- - - - - -5]。用户的存在已被证实能直接影响辐射模式,输入阻抗,因此相关矩阵,但效果并不完全理解和矛盾的发现非常普遍。在[3),信封相关系数是显著的,当用户。这些变化显示,(更重要的是依赖天线方向1]。相比之下,相关系数的增加也可以在文献[6]。矛盾的结果也可以被发现对分集增益的影响(7]。

本文分析了不同手机的性能。所有手机中使用这项研究由两个天线,为了实现多样性在接收终端的链接(单:单输入多输出)。这个极点配置相关在这项研究中,因为它是一个正常的无线(OTA)测试用例为新通信标准(HSDPA和LTE)。

2。测量

2.1。测试对象

四个不同的手机用于这项研究。他们两个在低频工作(700 - 780 MHz),另外两个工作在更高的频率(2620 - 2690 MHz)。对于每一个乐队,有一个手机和一个好的天线解决方案,另一个是故意设计的,有坏分布式天线的性能。

2.1.1。700 MHz的测试对象

两个样品使用相同的手机模型的维度。这两个测试对象被称为原型和原型b .原型有两个单极子天线位于手机每个短的一面。两个单极子激发底盘以同样的方式,所以预计高度相关。原型B包括一个单极子位于一个短的手机和一个等级的天线位于它的长边。这两个天线有不同的辐射模式导致较低的相互关联。

2.1.2。2600 MHz的测试对象

两个终端天线模型使用维度。这两个测试对象被称为原型C和D C原型和原型样机D由一个地平面和两个平面倒置天线(PIFA)由同轴电缆。原型C是故意设计有很高的相关性,通过略连接两个单PIFA天线的补丁;然而,原型D相关性较低。

2.2。测量设置

测量进行了利用混响室(RC)(长3米,宽2.45米,高2.45米)位于瑞典的SP技术研究所,布罗斯,瑞典。RC由一个电子控制表,以及旋转曲折的搅拌器放置在金属腔的一个角落里。这个RC 100分贝的屏蔽效能。图1显示设置的基本方案用于测量执行在这个研究。

三个不同的场景(没有用户,幽灵和真实的人)是用来模拟不同用户对辐射的影响天线的性能。没有用户场景是经典的场景生成混响室,各向同性和瑞利分布的磁场强度的装置。在这种情况下,被测天线被放置在一个低损耗介质泡沫块,为了避免尽可能持有者的影响。头幻影是常用的场景来估计设备包括用户行为的影响,即设备附加到幻影的脸颊和耳朵之间的对齐点和嘴点(图2)。真人执行场景的介绍一个真实的人在室,用手拿着设备模拟说话的位置,一样的头幻的场景。人坐在椅子上放置在房间的中心,为了使天线在一个类似的地方在另一个场景。

没有用户作为参考案例。这种情况下,虽然有用,并不是现实的。通过引入一个幻影,用户在天线的影响。头幻影影响天线的近环境,但它仍然是一个中间的方法来模拟真实用户的影响,因为头幻影并不阻止所有的入射波,一个真正的人。这是真正的人的动机的场景。

3所示。用户对天线参数的影响

3.1。相关

天线相关性是被普遍接受的品质因数是一个很好的指示器的那一对天线的性能。显示在[8)、相关影响MIMO容量,这显然是减少天线接收器时是高度相关的。两个天线的复相关系数可以计算复杂的传输系数()RC的激动人心的天线和天线之间对被测试,由[9] 在哪里k代表当前搅拌器位置, (我) 搅拌器位置的总数在整个序列的激动人心的运动。(2) 是参数发射天线和接收天线之间的1。(3) 是参数发射天线和接收天线之间2。

400年这些测量的目的,选择不同位置(100搅拌器转台位置),矢量网络分析仪的点数用来执行测量被设置为401。

两个重复(,每个测量进行的)。测量每个场景的花了40分钟,每双天线。发现了一些问题由于引入的解相关电缆连接到天线。为了避免这些问题,介绍了一个射频开关的连接器之间的矢量网络分析仪和被测天线,所以可以测量两个接收天线电缆的位置没有变化。

数据3和4显示出不同的相关性值下得到三个不同的用户场景,影响天线两支乐队。表1和2显示的值的平均值和标准偏差测量相关值。

相关性显然是受到用户的存在。通常当一个对象是靠近天线,该对象产生两种不同的效果。第一个效应是创造新的反射点的信号从而产生新的集群和增加丰富的多路径传播,这意味着它减少天线之间的相关性。另一方面,当一个对象被放置在天线附近,这个对象块信号传入从其他集群使信号的多径传播引起的增加相关。

这两种对立的影响,结合,导致测量相关的随机化。也就是说,当一个对象被插入附近的一个无线设备,该设备可以增加或减少其相关性。换句话说,我们可以说天线附近引入对象的影响使得这些天线失去固有属性及其相关性更依赖传播环境。虽然手机目前公认的低和高相关行为在没有用户的场景中,这种差异变小了,小如用户更重要的存在。事实上,在真实的人的情况下,存在的影响两人的头和手,随机对结果的影响远远大于当它仅仅是幻影。

它也是值得注意根据频率的不同影响。尽管更高频率的影响是很重要的,它有一个巨大的影响在700 MHz的乐队,在相关性变得非常相似的两个测试对象,乐队和大变化。这是因为在(),对象的距离放置(幻影或真实的人)要小得多,700 MHz和2600 MHz相比,这意味着一个对象放置更有更大的影响力。

另一个因素是,真实的人的外貌比幻影的平均粗糙许多用户(被许多用户倾向于圆形状的平均值)。个人这粗糙的形状,当幻影相比,创造了更多的散射效应,因此可以欣赏一些差异。

最后,应该注意的是,相关的标准偏差(表2)总是更高的场景真实的人在所有的原型。这也是可观测的数据3和4,我们可以看到相关的变化与频率大得多。的区别两个测量重复真人案例要高得多。这是由于突然真人的外观的变化,不确定性一起介绍的原型的位置当一个真正的人持有它们。幻影和持有人都是他们代表人类的平均形状而设计的。然而,为了检测极限和最大值在性能、平均形状不一样有用的特殊病例。因此,建议执行这些测试和真实的人,因为这些测试的结果可能不同于使用幻影获得的结果。

3.2。分集增益

分集增益(DG)是一种最公认figures-of-merit当评估多个天线终端。DG量化改进由多个天线的存在在一个参考案例。在这项研究中,参考案例选择的平均功率天线分别操作。

几个方案可以用来将来自两个天线的信号。自从原型和天线用于本研究旨在成为复杂的无线设备的一部分,最大比率相结合(MRC) (10- - - - - -12)计划使用,常见的这类设备。表3显示了DG (dB)测量信号设备的可靠性为1%。天线的效率不是在占总干事的计算,这意味着明显分集增益(ADG)计算13,14]。

低减少关联手机分集增益,当用户的影响变得越来越重要。高相关手机的效果是相反的。

这种效应符合关联这两个设备在三个不同的场景。正如我们之前看到的,天线之间的相关性降低高相关设备时受到用户的影响力。这种效应可以导致更好的天线性能设备的用户的影响下,相比性能设备在任何用户场景。更是如此,我们可以看到的DG结果变得非常类似的好和坏设备,对于一个真正的人的影响。然后似乎真正的用户对DG的影响是设备性能的均衡,不一定和恶化。

4所示。结论

本文评估用户对相关的影响和分集增益为一些不同的场景包括一个真实的人。这是第一次,测量报告在混响室中使用一个真正的人。结果表明,用户影响平等的MIMO设备的性能有非常不同的行为时无需用户影响力分析。此外,用户影响相关性似乎并不是一个线性常数抵消,但传播效果。

不同用户的不同行为要求详细研究不同的身体幻影为了定义用户对天线的影响。是很重要的研究从不同的身体幻影标准差。最后,有必要深化阴影效应,实际上改变了传播环境中,被测天线。

进一步的研究包括理论模型的发展为用户影响MIMO设备,以及本研究的重复包括现实的传播通道模型(包括延迟和角属性)。

确认

作者要感谢克里斯蒂安在SP Karlsson RC的测量软件的实现。这项工作的部分支持由MICINN(项目tec2008 - 05811)通过一个阵线格兰特博士(bes - 2009 - 013764)。

引用

1. g·f·皮德森和美国Skjaerris影响天线多样性为手持电话的存在一个人,”学报》第47届IEEE车辆技术会议1997年5月,页1768 - 1772。视图:谷歌学术搜索
2. t . Zervos a . Alexandridis k .粉红et al .,”米姆的影响终端用户在信道容量的手,”学报第一天线和欧洲会议传播(EuCAP 06年),不错,法国,2006年11月。视图:谷歌学术搜索
3. k . Meksamoot m . Krairiksh, j . i高田”一个极化多样性PIFA便携式电话和人体对其性能的影响,“交易IEICE通信学报》上,E84-B卷,不。9日,第2467 - 2460页,2001年。视图:谷歌学术搜索
4. d . c .坎普和y黄”,天线在1800 MHz的多样性和用户交互”IEEE天线和传播学会学报》国际学术研讨会,3卷,第482 - 479页,2005年7月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. b . m .绿色和m·a·詹森”,如果手机运营商附近组织的多样性表现,”IEEE天线和传播,48卷,不。7,1017 - 1024年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. j . f . Valenzuela-Valdes a . m . Martinez-Gonzalez和d . Sanchez-Hernandez”效果的用户在接收多样性和MIMO瑞利衰落信道的能力,”IEEE天线和无线传播的信》第六卷,第599 - 596页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. 诉Plicanic, b . k .刘a . Derneryd和z,“实际多样性多样性多波段天线的性能用手和头部的影响,“IEEE天线和传播卷,57号5,1547 - 1556年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. m·康和m . s . Alouini相关MIMO信道容量的影响,”国际会议通信学报》(ICC ' 03)2003年5月,页2623 - 2627。视图:谷歌学术搜索
9. d·a·希尔和j . m . Ladbury”字段和能量密度的空间相关性函数混响室,“IEEE电磁兼容性,44卷,不。1,第101 - 95页,2002。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. r·g·沃恩和j·b·安徒生“天线在移动通信、多样性”诉讼的IEEE车辆技术VT-36卷,第172 - 147页,1987年11月。视图:谷歌学术搜索
11. d·g·布伦南,“线性多样性技术,结合”《愤怒47卷,第1102 - 1075页,1959年6月。视图:谷歌学术搜索
12. d·g·布伦南,“线性多样性技术,结合”IEEE学报》,卷91,不。2,第356 - 331页,2003年2月。视图:谷歌学术搜索
13. p s Kildal和k·罗森格林电磁分析有效的和明显的两个平行偶极天线的分集增益,”IEEE天线和无线传播的信第四,卷2,页2003。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. j . f . Valenzuela-Valdes m·a . Garcia-Fernandez a . m . Martinez-Gonzalez和d . Sanchez-Hernandez“极化多样性的作用对MIMO系统在瑞利衰落环境下,“IEEE天线和无线传播的信,5卷,不。1,第536 - 534页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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