基于信息论的双频 MIMO 手机天线 ANSYS HFSS SBR+分析-计算机科学-天线阵列设计-物理一致模型.pdfVIP

基于信息论的双频MIMO手机天线ANSYSHFSSSBR+分析

VolodymyrShyianov,BamelakTadele,VladimirI.Okhmatovski,andAmineMezghani

UniversityofManitoba,Winnipeg,Manitoba,R3T5V6,Canada

摘要—历史上，天线阵列的设计与香农理论是独立发展的。在该模型中，带有相关匹配网络的线性发生器通过源散射

香农理论在通信系统设计中采用概率方法，而天线设计则完全依矩阵S表示。低噪声放大器及其相关匹配网络通过负

赖于确定性的麦克斯韦理论。本文研究了一种信息论分析方法，载散射矩阵L进行建模。在本文的其余部分中，我们

并将其应用于评估手机上双频、双极化多输入多输出（MIMO）

假设源和负载终端是，使得=且=。

阵列的设计。为此，我们使用ANSYSHFSS，这是一种适合SL

天线系统数值优化的商业电磁（EM）仿真软件。HFSS用于获II.HFSSSBR+模型

得手机MIMO天线阵列的准确模型，而HFSSSBR+则被用

来获取大量用户的信道矩阵。利用手机上的线性和最优处理技在图1中，我们展示了用于分析的加利福尼亚库比蒂

本术，我们估计了中断概率曲线。然后使用这些曲线来确定中等信诺某一区域导入的开放街道地图（OSM）几何形状。导

噪比（SNR）环境下的分集增益以及高信噪比环境下的复用增oo

译入时使用的坐标是(N,W)。该几何形

中益。该方法随后与通过包络相关系数或波束耦合矩阵估算分集状包括建筑物、道路和地形，每个都配置为具有无限厚度

增益的方法进行比较，显示出了两种方法之间的显著差异。

1IndexTerms—天线设计，物理一致模型，多端口通信，的单层阻抗。所用材料属性为混凝土，其相对介电常数为

vANSYSHFSSSBR+，体积电导率为Sm。共有140个用

4

0

7I.介绍

4

1考虑一个配备了个天线元件的发射机，其目的是

.

7与配备有个天线元件的接收机进行通信。底层MIMO

0

5信道的数学表示如下：

2

:(1)

v

i

x其中，表示加性噪声。这种被广泛采用的带噪线性模型

r

a已经从信号处理和信息理论[1],[2]的角度来看促进了巨

大的发展。虽然该模型捕捉了麦克斯韦方程的本质，但信

道矩阵和噪声的统计特性的精确描述仍然是一个活

跃的研究课题。多端口通信理论首先在[3]中提出，并由

[4]推广，提供了一种将无线电通信的物理特性整合到信

道矩阵和噪声统计模型中的连贯方法。基于模型(1)，我

们可以使用多端口通信理论[4]来表示输入信号，通过

发射电压源，并且表示输出信号，通过负载接收到的电

压。在此范式下，任何频率下的信道矩阵可以通过级图1:库比蒂诺140用户，单基站阵列

联多端口网络找到，并由[5]给出：

户设备（UE）分布在距离基站m处的道路上。

LRL(2)

III.HFSS天线模型