Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Theoretical Analysis of MIMO Antenna Selection & Switching System to Spatial Channel Correlation using Channel Statistics

공간적 채널 상관도에 따른 통계적인 채널 특성을 이용한 다중 안테나 선택 및 스위칭 시스템의 성능 분석

  • Published : 2005.04.01
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Abstract

Multi-Input, Multi-Output system suffers for the spatial channel correlation due to lack of spatial diversity. To overcome this defect, the antenna selection and switching system is proposed which selects the adequate antenna subset with highest channel diversity gain and switches the trasmission techniques according to channel environments. However. its performance analysis is insufficient due to the difficulty of modeling the spatial channel correlation. In this paper, the theoretical upper bound of symbol error probability is derived by using the statistical properties of Frobenius norm and minimum eigen-value of channel matrix. By computer simulation, it is shown that the derived theoretical upper bound is similar to the simulation results.

일반적으로 공간적 상관도가 존재하는 채널에서 다중 안테나 시스템은 그 성능이 열화되는 것으로 알려져 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로 안테나 선택을 통해 공간적 상관도를 극복하고 다이버시티와 공간 다중화의 스위칭을 통해서 시스템의 에러 확률을 개선하는 안테나 선택 및 스위칭 시스템 방식을 들 수 있다. 그러나 이러한 시스템의 경우 채널의 공간적 상관도에 대한 모델링의 어려움으로 인해 이론적인 분석이 미비한 실정이다. 본 논문에서는 채널의 Frobenius norm과 최소 고유치들의 통계적인 특성을 이용하여 안테나 선택 및 스위칭 시스템의 성능을 이론적으로 분석하고, 모의 실험 결과와의 비교를 통해 유사한 성능을 보이고 있음을 확인한다.

Keywords

References

  1. S. M Alamouti, 'A simple transmit diversity technique for wireless communications,' IEEE Journal on Selected Areas in Communications, pp. 1451-1458, vol. 16, issue: 8, Oct. 1998 https://doi.org/10.1109/49.730453
  2. G.Foschini, 'Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environments using multi-element antennas.' Bell Labs Technical Journal, vol.1, pp.41-59, Aug. 1996 https://doi.org/10.1002/bltj.2015
  3. R. W. Heath Jr. and A. Paulraj 'Switching between spatial multiplexing and transmit diversity based on constellation distance,' in Proc. of Allerton Conf. on Comm. Cont. and Comp., Oct. 2000
  4. D. A. Gore, R. U Nabar, A. Paulraj, 'Selecting an optimal set of transmit amtemmas for a low rank matrix channel,' in Proc. of IEEE Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp. 2785-2788, vol. 5. Jun. 2000 https://doi.org/10.1109/ICASSP.2000.861082
  5. R. U. Naber, H. Bolcskei, and A. J. Paulaj, 'Outage properties of space-time block codes in correlated Rayleigh or Rician fading environments,' in Proc. of IEEE Conf. on Acousties, Speech and Signal Processing, vol. 3, pp. 2381-2384, May 2002 https://doi.org/10.1109/ICASSP.2002.1005163
  6. M. Chiani, M. Z. Win, and A. Zanella, 'The distribution of eigenvalues of a Wishart matrix with correlation and application to MIMO capatity,' in Proc. of IEEE GLOBECOM, vol. 4, pp. 1802-1805, Dec. 2003 https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2003.1258549
  7. J. Salz and J. H. Winters, 'Effect of Fading correlation on adaptive arrays in digital mobile radio,' IEEE Trans. on Vehicular Tech., vol. 43, issue 4, pp. 1049-1057, Nov. 1994 https://doi.org/10.1109/25.330168