Анализ пропускной способности и вероятности битовой ошибки в MIMO-системах с выбором подмножества антенн для сценариев высокоскоростного движения [Analysis of Capacity and Bit Error Rate in MIMO Systems with Antenna Subset Selection for High-Speed Railway Scenarios]

Abstract

В работе решается задача выбора оптимального подмножества антенн из фиксированного набора для систем MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), в различных условиях, в том числе и в условиях высокоскоростного движения до 350 км/ч. Моделирование выполнено с использованием WINNER II Channel Model. Проведен перебор всех 15 комбинаций из набора 6 антенн, расположенных в прямоугольной сетке 3×2. Рассчитаны пропускная способность и вероятность битовой ошибки для каждой комбинации. Определена оптимальная дискретная конфигурация, обеспечивающая наилучшую пропускную способность. Проведено сравнение с кольцевой антенной решеткой (КАР) с 4 элементами радиусом решетки 5 см. Показано, что выбранная комбинация прямоугольной антенной решетки (ПАР) превосходит КАР по пропускной способности. С применением метода последовательного квадратичного программирования выполнена оптимизация координат антенн. Получена конфигурация со средней пропускной способностью выше лучшей дискретной комбинации. Рассчитаны матрицы пространственной корреляции для исследуемых конфигураций. Результаты могут быть использованы при проектировании антенных систем для высокоскоростного железнодорожного транспорта.