Smart Antenna Systems

Only available on StudyMode
  • Topic: Smart antenna, Wireless, Phased array
  • Pages : 87 (20613 words )
  • Download(s) : 33
  • Published : May 28, 2012
Open Document
Text Preview
Smart Antenna Systems for Mobile Communications

FINAL REPORT

Ivica Stevanovi´, Anja Skrivervik and Juan R. Mosig c January 2003

Laboratoire d’Electromagn´tisme et d’Acoustique e Ecole Polytechnique F´d´rale de Lausanne e e CH-1015 Lausanne Suisse http://lemawww.epfl.ch/

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE

Contents
1 Introduction 1.1 Evolution from Omnidirectional to Smart Antennas 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 5 5 8 8 10 14 17 17 19 20 21 23 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 26 26 27 27 28 28 28 28

Omnidirectional Antennas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Directional Antennas and Sectorized Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diversity Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Smart Antenna Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 1.2.2 1.2.3 Catalogue of definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Relative Benefits/Tradeoffs of Switched Beam and Adaptive Array Systems . . Smart Antenna Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 System Elements of a Smart Antenna 2.1 2.2 2.3 Smart Antenna Receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Smart Antenna Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fundamentals of Antenna Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 2.3.2 Theoretical model for an antenna array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Array geometry and element spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Channel Model 3.1 3.2 Mean Path Loss

Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 3.2.2 Slow fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fast fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 3.4 3.5 3.6

Doppler Spread: Time-Selective Fading

Delay Spread: Frequency-Selective Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Angle Spread: Space-Selective Fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Multipath Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.1 Macro-cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

ii

Contents

3.6.2 3.6.3 3.7

Micro-cells

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29 30 30 33 34 35 35 36 36 39 39 43 44 51 54 57 58 58 59 61 62 65 65 65 69 71 73 73 73 74 74 74

Typical channel parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Parametric Channel Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 Signal Model for TDMA 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Reverse Link SU-SIMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reverse Link MU-SIMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forward Link SU-MISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forward Link MU-MISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Discrete-Time Signal Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 Overview of TDMA Adaptive Processing Methods 5.1 5.2 Digital Beam Forming with TDMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reverse Link Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 Direction of Arrival Based Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Training Signal Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temporal Structure Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Forward Link...
tracking img