Mobile's millimeter-wave makeover

Rappaport, Theodore S.; Roh, Wonil; Cheun, Kyungwhoon

doi:10.1109/mspec.2014.6882985

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“…The significant increase in free space path loss at mmWave frequencies is conveniently overcome by using high-gain directional antennas at the base station and/or mobile handset [5], which provide sufficient gain to complete mmWave links over 500 m or so, as shown in [1], [4], [6]. MmWave propagation measurements are needed to accurately characterize channels and create statistical channel models, necessary for proper design of wireless systems and protocols.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesizing Omnidirectional Antenna Patterns, Received Power and Path Loss from Directional Antennas for 5G Millimeter-Wave Communications

Sun

MacCartney

Samimi

et al. 2015

2015 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM)

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Abstract-Omnidirectional path loss models are vital for radiosystem design in wireless communication systems, as they allow engineers to perform network simulations for systems with arbitrary antenna patterns. At millimeter-wave frequencies, channel measurements are frequently conducted using steerable highgain directional antennas at both the transmitter and receiver to make up for the significant increase in free space path loss at these frequencies compared to traditional cellular systems that operate at lower frequencies. The omnidirectional antenna pattern, and resulting omnidirectional received power must therefore be synthesized from many unique pointing angles, where the transmit and receive antennas are rotated over many different azimuth and elevation planes. In this paper, the equivalent omnidirectional antenna pattern and omnidirectional received power are synthesized by summing the received powers from all measured unique pointing angles obtained at antenna halfpower beamwidth step increments in the azimuth and elevation planes, and this method is validated by demonstrating that the synthesized omnidirectional received power and path loss are independent of antenna beamwidth, through theoretical analyses and millimeter-wave propagation measurements using antennas with different beamwidths. The method in this paper is shown to provide accurate results while enhancing the measurement range substantially through the use of directional antennas.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesizing Omnidirectional Antenna Patterns, Received Power and Path Loss from Directional Antennas for 5G Millimeter-Wave Communications

Sun

MacCartney

Samimi

et al. 2015

2015 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM)

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“…Due to high path loss of mm-wave channels [6], mm-wave bands have been usually considered for indoor communications. For outdoor communications, beamforming can be employed [2], [7], [8], as it can extend communication range using narrow beams of high gains to overcome high path loss. Furthermore, beamforming can help reduce interference from adjacent cells, which might be important as mm-wave systems will have smaller inter-site distances.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Beam Selection in mm-Wave Multiuser MIMO Systems Using Compressive Sensing

Choi

2015

IEEE Trans. Commun.

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In this paper, we study beam selection for millimeterwave (mm-wave) multiuser multiple input multiple output (MIMO) systems where a base station (BS) and users are equipped with antenna arrays. Exploiting a certain sparsity of mm-wave channels, a low-complexity beam selection method for beamforming by low-cost analog beamformers is derived. It is shown that beam selection can be carried out without explicit channel estimation using the notion of compressive sensing (CS). Due to various reasons (e.g., the background noise and interference), some users may choose the same BS beam, which results in high inter-user interference. To overcome this problem, we further consider BS beam selection by users. Through simulations, we show that the performance gap between the proposed approach and the optimal beamforming approach, which requires full channel state information (CSI), becomes narrower for a larger number of users at a moderate/low signal-to-noise ratio (SNR). Since the optimal beamforming approach is difficult to be used due to prohibitively high computational complexity for large antenna arrays with a large number of users, the proposed approach becomes attractive for BSs and users in mm-wave systems where large antenna arrays can be employed.

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“…da Samsung em 28 GHz [Rappaport et al, 2014] Figura 2 -Conjunto linear de antenas de N elementos [Skolnik, 2001]. ... 28…”

Section: Lista De Figurasunclassified

“…Sendo a proposta dessa pesquisa demonstrar uma alternativa de baixo custo aos defasadores empregados no sistema de direcionamento de feixe desenvolvido pela Samsung em 28 GHz (Figura 1) como parte da pesquisa de [Rappaport et al, 2014], projetou-se uma antena "microstrip" ("patch") convencional para a mesma frequência de acordo com [Balanis, 2005], que foi otimizada no ADS com a mesma metodologia apresentada no item 4.2. O resultado do S 11 após otimização é apresentado na Figura 113.…”

Section: Projetounclassified

“…No Capítulo 5, a nova metodologia para o desenvolvimento de lentes de Rotman em "microstrip" é avaliada no contexto das novas pesquisas para a telefonia móvel 5G, onde um sistema de direcionamento de feixe eletrônico de feixe será fundamental, tanto na estação base como também nos aparelhos celulares [Rappaport et al, 2014].…”

Section: Comentários Finais E Conclusõesunclassified

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Estudos De Lente De Rotman Em Microstrip Para Aplicações Em Sistemas Phased Array

FILHO¹

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Dedico a Deus pelas bênçãos recebidas, aos meus pais, Ilidio e Ondina (in memoriam), que me deram a vida e o amor para crescer, à minha esposa Alice pelo amor e compreensão, aos meus filhos Beatriz e Bernardo, frutos do amor abençoado por Deus, à minha sogra Maria Alice pelo apoio em diversos momentos e a alguém que chegou nesta etapa da minha vida, meu neto Miguel.. PUC-Rio -Certificação Digital Nº 1212913/CA AgradecimentosEm primeiro lugar agradeço a Deus pelas graças recebidas que me permitiram atravessar os obstáculos nessa trajetória de estudos.Ao meu orientador, Professor Marbey Manhães Mosso, pelos ensinamentos, incentivo e dedicação nesta pesquisa e em outros assuntos com lindas lições de vida.Aos meus pais e especialmente à minha mãe, que com todas as dificuldades de uma viúva, me permitiu estudar até estar apto para ingressar no mercado de trabalho.À minha esposa Alice, que nos momentos críticos demonstrou o seu amor e compreensão na minha ausência para alcançar esse objetivo.Aos meus filhos Beatriz e Bernardo, pelo amor infinito e pela compreensão da minha ausência em diversos momentos de lazer em família.Ao meu neto Miguel pelos momentos de felicidade que me proporciona quando, ao me dirigir o olhar, se desmancha num sorriso. Ao laboratório GIGA/PUC-Rio pelo apoio na fabricação de lentes de Rotman em "microstrip" em dimensões reduzidas para a frequência de 28 GHz.Aos professores e pesquisadores que participaram da Comissão examinadora.Ao cafezinho do "Chiquinho" que funcionava como calmante para os momentos mais intensos dos trabalhos de pesquisa.À convivência com todos os funcionários e professores do CETUC, um ambiente agradável e propício às pesquisas. Este trabalho de Tese apresenta a pesquisa, dimensionamento e desenvolvimento de lentes de Rotman em "microstrip". É apresentada uma nova metodologia para projetos com apoio de ferramentas computacionais de simulação eletromagnética. São desenvolvidos protótipos em substratos dielétricos (ε r = 10,2) para aplicações de direcionamento eletrônico de feixe ("phased array") nas faixas de frequências de radares e sistemas de defesa (4 -6 GHz) e dos futuros sistemas de telefonia móvel 5G (27)(28)(29). Também são apresentados os resultados das simulações e testes realizados em todos os dispositivos desenvolvidos. Palavras-chaveMicro-ondas; ondas milimétricas; lentes de Rotman; phased array; telefonia móvel 5G. This work presents the research, dimensioning and design of microstrip Rotman lens. A new methodology for designs with support of computational tools of electromagnetic simulation is presented. Prototypes are developed on dielectric substrates (ε r = 10.2) for phased array applications in frequencies of defense systems and radar (4 -6 GHz) and of future 5G mobile systems (27)(28)(29).Besides that, the results of the simulations and tests performed in all designed devices are presented.

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Mobile's millimeter-wave makeover

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Synthesizing Omnidirectional Antenna Patterns, Received Power and Path Loss from Directional Antennas for 5G Millimeter-Wave Communications

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