THE EFFECT OF ANTENNA ARRAY GEOMETRY ON DATA TRANSMISSION IN MASSIVE MIMO
Authors: Чирков О.Н. , Пшеницина Ю.М. 
Published: April 2024

исследуется влияние геометрии антенной решетки на производительность сетей массивных MIMO при передаче данных внутри помещений. Многопользовательские массивные системы пространственного кодирования сигнала с множественными входами и множественными выходами (системы из нескольких антенн MIMO) будут играть ключевую роль в будущих сетях беспроводной связи. Различие между каналами пространственного разнесения представляет собой ключевое преимущество технологии многоатенного кодирования, сильная зависимость между каналами имеет потенциал ограничить качество и эффективность передачи информации. Исследование направлено на изучение воздействия корреляции между каналами на прототипную модель MIMO сети с целью определения оптимальной геометрии антенной решетки, которая минимизирует взаимное влияние и корреляцию сигналов в каналах. В результате исследования был разработан эффективный высоконаправленный широкополосный одиночный антенный элемент, предназначенный для использования в антенных решетках и оборудовании для конечных пользователей. Предложенная модель антенной решетки протестирована в экспериментальной широкополосной модели для массивных MIMO в помещении. В канале проведен анализ следующих системных параметров: корреляция каналов, профили задержек и средняя мощность. Кроме того, на основе измеренных данных канала выполняются моделирование на системном уровне и расчеты пропускной способности сети с множественными входами и множественными выходами, а также оценка производительности разработанных прототипированных антенных решеток. Для сравнительного анализа разработана тестовая матрица. Результаты показывают, что измененная геометрия антенной решетки превосходит однородную антенную решетку с точки зрения взаимной связи и пропускной способности канала

the article examines the effect of the antenna array geometry on the performance of massive MIMO networks for indoor data transmission. Multi-user massive spatial signal encoding systems with multiple inputs and multiple outputs (systems of multiple MIMO antennas) will play a key role in future wireless communication networks. While spatial channel separation is a fundamental advantage of this encoding method, high channel correlation can significantly limit its capabilities and data transmission quality. The paper examines the effect of channel correlation on a prototyped MIMO network model in order to determine the geometry of the antenna array, which reduces the interconnection and correlation of channels. A highly efficient directional broadband single antenna element has been developed for antenna arrays and user equipment. The developed lattice geometry has been tested in an experimental broadband model for massive indoor MIMO. The following system parameters were analyzed in the channel: channel correlation, delay profiles and average power. In addition, based on the measured channel data, system-level modeling and calculations of network bandwidth with multiple inputs and multiple outputs are performed, as well as performance evaluation of the developed prototyped antenna arrays. A test matrix has been developed for comparative analysis. The results show that the modified geometry of the antenna array is superior to a homogeneous antenna array in terms of interconnection and channel capacity