طراحي و تحليل ظرفيت كانال هاي چند - ورودي چند - خروجي مرتبه ي بالاي ديد مستقيم در شبكه هاي حسگر ترابري

Design and Capacity Analysis of Vehicle-to-Roadside High-Rank LOS MIMO Channels in Vehicular Sensor Networks

اين مقاله روشي براي طراحي بهينه ي يك سيستم چند - ورودي چند - خروجي (MIMO) كه براي مخابره ي داده بين خودرو و ايستگاه كنار جاده اي در يك شبكه ي حسگر ترابري به كار مي رود، را معرفي مي نمايد، تحت شرايطي كه يك مولفه ي ديد مستقيم (LoS) بين فرستنده و گيرنده وجود داشته باشد. معيار بهينه سازي، مرتبه ي ماتريس كانال و به تبع آن، ظرفيت شنون خواهد بود. نشان مي دهيم كه با انتخاب مناسب مكان آنتن ها در يك آرايه ي يكنواخت خطي، مي توان ظرفيت را در نقاط زيادي از مسير حركت خودرو، بيشينه نمود. خواهيم ديد كه مدل ارائه شده در اينجا، جامع تر از مدل هاي قبلي است و اين امكان را فراهم مي آورد كه ظرفيت را تحت هر نوع مسير دلخواهي كه براي حركت خودرو در نظر گرفته مي شود، بررسي كرد. ماتريس LoS حاصل، در كانالي با مدل محو شوندگي رايسي به كار برده مي شود و عملكرد سيستم بر مبناي معيار هاي ظرفيت Ergodic و ظرفيت Outage ارزيابي مي گردد. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه به كمك اين طراحي بهينه، در بيشتر زمان ها ظرفيت در حالت وجود LoS نسبت به ظرفيت كانال رايلي بيشتر است.

This paper proposes a new technique to design an optimal Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) system, which is used to transmit data between vehicle and Road-Side Unit (RSU) In a vehicular sensor network, under the condition that a dominant Line-of-Sight(LoS) component exists in the channel matrix. Optimization criterion is the rank of the channel matrix and consequently the Shannon’s capacity. We show that by a proper selection of locations of antennas in a Uniform Linear Array (ULA), the capacity can be maximized in many points of the vehicle route. We see that the proposed model is more comprehensive than the previous ones, and it provides the possibility of investigating the capacity under any arbitrary route considered for the movement of the vehicle. The obtained LoS matrix is used in the Rician fading channel model and the performance of the system is evaluated based on the Ergodic and Outage capacity criteria. The results show that by utilizing this optimal design, the capacity in the case of existence of LoS is greater than the capacity of Rayleigh channel, most of the times.