I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   6 D e c e m b e r   2020 ,   pp .   6276 ~ 6282   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 6 . pp 6276 - 6282             6276       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   PSO - C C O_ M IM O - S A :   A   p a r t i c l e   s w a r m   o p t i m i z a t i o n   b a sed  c h a n n e l   c a p a c i t y   o p t i m i z a t i o n   f o r   M IM O sy st e m   i n c o r p o r a t e d   w i t h   sm a r t   a n t e n n a       S h i v ap an c h ak s h ar i   T .   G . 1 ,   H .   S .   A r av i n d a 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng ,   C a m br i dg e   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy ,   V i s v e s v a r a y a   T e c hno l o g i c a l   U ni v e r s i t y ,   I ndi a   2 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng J . S . S .   A c a de m y   of   T e c hni c a l   E duc a t i o n ,   I ndi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   24 ,   2019   R e v i s e M a y   2 0 ,   20 20   A c c e pt e J un  2 ,   2020       W i t t he   r a di o   c ha nn e l s   phy s i c a l   l i m i t s ,   a c hi e v i ng   hi g he r   da t a   r a t e   i n     t he   m u l t i - c ha nne l   s y s t e m s   i s   b e e n   a   bi g g e s t   c o nc e r n.   H e nc e ,   v a r i o us   s p a t i a l   do m a i t e c hn i qu e s   h a v e   b e e n   i n t r o duc e d   by   i nc o r po r a t i ng   a r r a y   of   a n t e nn a   e l e m e nt s   ( i . e . ,   s m a r t   a n t e n na )   i r e c e n t   pa s t   f o r   t h e   c ha n ne l   l i m i t   e x pa ns i o i m o bi l e   c o m m uni c a t i o n   a n t e n na s .   T he s e   s m a r t   a n t e nna s   he l p   t o   y i e l d     t he   i m p r o v e a r r a y   g a i o r   be a r m   f o r m i ng   g a i a n he nc e   by   p o w e r   e f f i c i e nc y   e nha nm a e n t   i n   t he   c ha n ne l   a n d   a n t e n na   r a ng e   e xpa n s i o n.   T h e   us e   o f   s m a r t   a nt e nna   l e a d s   t o   s pa t i a l   di v e r s i t y   a nd  m i n i m i z e s   t he   f a d i ng   e f f e c t   a nd   i m pr o v e s   l i nk   r e l i a bi l i t y .   H o w e v e r ,   i n   t h e   pr o c e s s   o f   a nt e n na   de s i g n,     t he   pr o pe r   c h a nne l   m o de l l i ng   i s   i s   bi g g e s t   c o nc e r n   w hi c h   a f f e c t   t h e   w i r e l e s s   s y s t e m   pe r f o r m a nc e .   T he   r e c e n t   w o r ks   o f   M I M O   de s i g s y s t e m s   ha v e   di s c us s e d   t h e   i s s ue s   i n um be r   o f   a nt e n na   s e l e c t i o w hi c s ug g e s t s   t h a t   o pt i m i z a t i o o f   M I M O   c ha nne l   c a p a c i t y   i s   r e q ui r e d .   H e nc e ,   a   P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o ba s e c ha nne l   c a pa c i t y   o pt i m z a t i o f o r   M I M O   s y s t e m   i n c o r po r a t e d   w i t h   s m a r t   a n t e n n a   i s   i n t r o d u c e d   i n   t h i s   p a p e r .   F r o m   t h e   o u t c o m e s   it  is   b e e n   f o und   t ha t   t he   p r o po s e d   P S O   b a s e d   M I M O   s y s t e m   a c hi e v e s   b e t t e r   c o n v e r g e ne c e   s p e e d   w h i c r e s u l t s   i n   b e t t e r   c ha nne l   c a p a c i t y .   Ke y w or d s :   Cha nn e l   c a pa c i t y   M IM O   s y s t e m   PSO   S i g n a l   t o   n o i s e   ra t i o   (S N R )   S m a r t   a n t e nna   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S h i v a p a n c h a ks ha r i   T .   G .,     R e s e a r c S c h o l a r ,   D e pa r t m e n t   of  E l e c t r o n i c s   a nd  Co m m u ni c a t i o n   E n g i n e e r i ng ,   Ca m b r i dge   I n s t i t ut e   o f   T e c h n o l o g y ,   V i s v e s v a r a y a   T e c hn o l o gi c a l   U n i v e r s i t y ,   B e l a ga v i ,   I n d i a     E m a i l :   t gs r e s e a r c h 20 13@ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   c ha nn e l   c a pc i t y   ha s   b e c a m e   a n   m a j o r l y   c o n s i de ra b l e   pa r a m e r t e r   i n   t o da y s   a n upc o m i n g   w i r e l e s s   s y s t e m s   f o r   t h e   c o m m u n i c a t i o n   [1] .   G e n e ra l l y ,   t h e   c ha nn e l   c a p a c ut y   of   a n   f a d i n c h a nn e l   c a b e   r e f e rr e a s   t h e   s u m   o f   a l l   t h e   n a rr o w   b a n d   f l a t   f a di ng  c h a nn e l   c a p a c i t i e s   a t   e v e r y   di s c r e t e   f r e que n c y     po i n t s   [2 ] .   H e n c e ,   v a ri o us   r a di o   t e c hn i que s   ha v e   b e e n   e v o l ve i r e c e nt   pa s t   w h e r e   w i de b a n d   t e c hni que   h a s   c o m e   up  w i t h   b e t t e d a t a   c o m m u ni c a t i o n   ra t e   f o r   t h e   s h o rt   r a nge   w i r e l e s s   s y s t e m   [3] .   T h e   r e a s o n   b e h i nd    t h e   h i g h e da t a   c o m m u n i c a t i o n   w i t t h e   w i de b a n d   t e c hni que   i s   t h a t   i t   e xhi b i t s   hi g h e   b a n dw i dt o f   3. 1G H z   t 10. 6G H z   [4,   5] .   T h e   c h a nn e l   c a pa c i t y   of   M IM O   s y s t e m   i a   w i r e l s s   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m   i s   h i g h e t ha n   t h e   c o n v e n t i o n a l   s y s t e m   un de r   m u l t i - pa t h   e n v i r o nm e nt   s c e n a r i o   [6] .   M o s t   o f   t h e   e xi s t i n s y s t e m s   a v e   di s c us s e t h e   c h a nn e l   c a p a c i t y   of   t h e   M IM O   s y s t e m   b ut   l a c w i t r e s e a r c h e s   a s s o c i a t e d   w i t t h e   s m a rt   a n t e nn a   a nd  M IM O   s y s t e m   c h a nn e l   c a p a c i t y   o pt i m i z a t i o n   m e c h a ni m s   [7,   8 ] .   T h e   p r e v i o us   w o r of  S h i v a p a n c h a ks ha r i   a n d   [ 9 ,   10 ]   h a v e   di s c us s e a b o ut   t h e   c o m pl e xi t y   i m pp r o v e m e n t   a s   w e l l   a s   pe r f o r m a n c e   e nh a n c e m e n t   f o r   t h e   s m a rt   a nt e nna   s y s t e m .   T hi s   pa pe r   a i m s   t o   e xt e n d   t h e   w o r o f   [ 9,   10 ]   w i t h   r e s pe c t   t o   c h a nn e l   c a pa c i t y   o pt i m i z a t i o n   a n a rr a y   pa t t e rn  i n   M IM O   a n S m a rt   a n t e nna   s y s t e m   by   i n t r o duc i n a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       P SO - CCO _MIMO - S A A   par t i c l e   s w ar m   opt i m i z at i on   …  ( Shi v apa nc ha k s har i   T .   G . )   6277   o pt i m i z e b a s e o n   pa rt i c l e   s w a rm   o pt i m i z a t i o n   (P S O   t e c h ni que ).   I t hi s ,   pa pe t h e   c o s t   f un c t i o n   i c o n s i de r e w i t h   P S O   f o r   n o n - s m o o t h   a n di s c o n t i n o us   a n t t e nn a   pa t t e rn.   T h e   m a n us c ri pt   i s   c a t o go r i z e d   i nt di f fe r e nt   s e c t i o n s   w h i c h   i n c l ude s :   r e v i e w   of   e xi s i t i n r e s e a rc h e s   i n t e n de t o   e nha n c e   t h e   c h a nn e l   c a pa c i t y   i M IM O - s m a rt   a nt e nn a   b y   a da pt i n g   v a ri o us   m e t h o do l o gi e s   ( s e c t i o n   2)  a l o n w i t h   r e s e a r c h   g a p   a nd  p r o b l e m   s t a t e m e n t .   T h e   a d a p t e r e s e a r c h   m e t h o do l o g y   (s e c t i o n   3)   a l o n w i t h   t h e   a l go ri t hm   i m p l e m e n t a t i o n   i s   di s c us s e i s e c t i o 4 .   T h e   a n a l y s i s   of   t h e   s i m u l a t i o r e s ul t s   a r e   d i s c us s e i s e c t i o n - 5   w h i l e   t h e   c o m c l us i v e   po i n t s   a nd  f ut u r e   s c o pe   of   t h e   m a n us c ri pt   i s   h i g h l i g h t e d   i s e c t i o n   6.       2.   R EV I EW  O F   LI TER A TU R E   A N D   R ES EA R C H   G A P   T h i s   s e c t i o n   di s c us s e s   v a r i o us   r e s e a r c h e s   t o w a r ds   pe r f ro a m n c e   e nha n c e m e n t   i n   t h e   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   w i t t h e   M IM O   s y s t e m s .   A   r e c e n t   w or k   o f   P i a z z a   e t   a l . ,   [11] ,   ha v e   i n t v e s t i ga t e d     t h e   pe r f o r m a n c e   s c e n a ri o s   i n   b r o a db a n a nd  n a rr o w b a nd  M IM O   s y s t e m s   by   i n t r o duc i n t h e   b i - po rt   r e c o n f i gu r a b l e   pa t c a nt e nna .   T h e   s t udy   h a s   c o n s i de r e f i e l d   m e a s u r e m e n t s   f r o m   t h e   i ndo o r   e n v i r o nm e n t   f o r   c h a nn e l   c a pa c i t y   a t   n o t h   c o m m u ni c a t i o n   e n ds .   T h e   o ut c o m e s   w e r e   a n a l y s e w i t h   n o nl i n e   o f   s i gh t   a nd  l i n e   of  s i g h t   c a s e s   o f   po l a r i z a t i o n   a n f o un d   t ha t   t h e   t e c hn i q ue s   c a b e   a ppl i c a b l e   t o   b o t h   b r o a db a n a n d   n a rr o w b a n M IM O   s y s t e m s .   A   w o r o f   N i e l s e e t   a l . ,   [ 1 2]   M IM O   c ha nn e l   c a pa c i t y   m e a s u r e m e n t   f o r   t h e   s m a rt p h o n e   unde d a t a   m o de   o pe r a t i o n.   T h e   c h a nn e l   m e a s u r e m e n t   i s   c a rri e o ut   f o r   di f f e r e n t   f r e que n c y   b a n ds   f r o m     t h e   b a s e   s t a t i o i f r e e   s pa c e   w i t 12   us e r s .   T h e   o ut c o m e s   a r e   m e a s u r e f o r a ndo m   c ha nn e l   c a pa c i t i e s   i t e rm s   o f   o ut a ge   c a p a c i t y .   T h e   l i m i t a t i o f a c t o o f   t hi s   [12]   w o r i s   t ha t   i t   ha s   n o t   c o n duc t e d   t h e   pe r f o r m a n c e   a n l y s i s   w i t h   t h e   e xi s t i ng  r e s e a r c h.   A i nt e r e s t i n w o r o C h a ng  a n H [13]   h a s   di s c us s e t h e   de s i g pr o s pe c t i v e s   of   t h e   s m a r t   a nt e nn a   a n d   t h e i i m pl e m e n t i o i t h e   a dv a n c e c o m m u ni c a t i o s y s t e m .   T h e   w o r s ugge s t s   t h a t   t h e   us e   of   t h e   s m a rt   a nt e nn a   i t h e   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m   e nh a n c e s   t h e   n e t w o r c a pa c i t y .     T h e   a u t h o r   ha s   t h e   e xpa nde h i s   i de a s   w i t h   t h e   d i f fe r e nt   s m a rt   a nt t e na   a na l y s i s ,   m ul t i b e a m   M IM O   a n t e nna   e t c .   T h e   pe r f o r m a n c e   a na l y s i s   of   t h e   ha n d h e l d   M IM O   c ha nn e l   u nde n o i s e   a n i n t e r f e r e n c e   c o n di t o n   i s   c o n duc t e i n   P l i c a n i c   e t   a l . ,   [14]  b y   us i n 3 - a n t e nna   (m u l t i pl e c o n f i gu r a t i o n.   T h e   c o m m u n i c a t i o n   pe r f o r m a n c e   i s   m e a s u r e d   b y   c o n s i de ri n g   t h e   m u l t i pa t c ha nn e l   u nde i n t e r f e r e n c e   a n d   n o i s e   c o n d i t i o w hi c ob t a i n s   t h e   i m p r o v e c h a nn e l   c a pa c i t y .   R os a s   a nd   O b e r l i   [1 5 ha v e   i n t r o duc e a a t t ra c t i v e   M IM O   t e c hni que   t o   m i ni m i z e   t h e   po w e r   c o n s u m pt i o w h e r e   t h e   M IM O   c h a nn e l   c a pa c i t y   i s   i m p r o v e w i t h   l a r ge   di v e r s i t y   ga i n   a n d   o pt i m a l   po w e r   us a ge .   S h e l z i n ge e t   a l .   [ 16]   ha v e   p r e s e n t e a   G a us s i a c ha nn e l   c a p a c i t y   fo r   M IM O   u n de r   pow e r   c o n t r a i n e c o n d i t i o n   a n d   a c hi e v e t h e   s e c r e c y   c a pa c i t y   i m pr o v e m e n t .     T h e   r e c e n t   w o r k   o f   L e f t a a n d   A l m i n s hi d   [17 ]   h a v e   pr e se nt e a   di s c r e t e   t r a n s f o r m   b a s e d   M IM O - O F D M   s y s t e m   un de r   c ha nn e l   f a di ng  c o n d i t i o n   a n d   us e di f fe r e nt   a m p l i t ude   m o dul a t i o t e c hni que s .     T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   s y s t e m   i s   b e e n   m e a s u r e w i t h   B i t   E rr o r   R a t e   (B E R a n s y s t e m   c h a nn e l   c a pa c i t y .   F r o m   t h e   c o m pa ri s o n   w i t h   t h e   e xi s t i n s y s t e m   i t   i s   b e e n   o b s e r v e t h a t   t h e   d i s c r e t e   t ra n s f o r m   b a s e d   M IM O - O F D M   off e r s   b e t t e r   c h a nn e l   c a p a c i t y   t h a t h e   c o n v e n t i o n a l   M IM O - O F D M   s y s t e m s .   S i m i l a r   k i n o w o r i s   o b s e r v e i D uo ng  [1 8]  ( i m p r o v e c h a nn e l   c a pa c i t y ),   S i nga l   a n d   K e di a   [ 19]   (pe r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o M IM O   a nt e nna   s e l e c t i o n   m e c h a ni s m ).     A l s o ,   o t h e r   r e s e a r c h e s   w e r e   t r i e t o   i m po r o v e   t h e   M IM O   c ha nn e l   c a pc i t y   us i n g   di f f e r e n t   t e c hn i que s   i . e . ,   W o ng   e t   a l . ,   [ 2 0 ] ,   X u   e t   a l . ,   [ 2 1 ] ,   Y a ng   L i   e t   a l . ,   [ 2 2 ] ,   Y i x i n   L i   e t   a l . ,   [23 2 4 ] ,   Z h a ng   e t   a l . ,   [ 2 5 ] ,   G u o   e t   a l . ,   [ 2 6 ] ,   S ha f i e   e t   a l .   [27] ,   J i a n g   e t   a l .   [28 ,   2 9],   W a ng  e t   a l .   [3 0 ],   W o n e t   a l .   [31] ,   A k ht a a nd   G e s b e r t   [32] ,   H o   e t   a l . ,   [ 33 ].   F r o m   t h e   a b o ve   r e s e a r c s u r v e y ,   i t   i s   b e e n   o b s e r v e t h a t   m o s t   of   t h e   r e s e a r c h e s   w e r e   c o n s i de r e d   M IM O   a nd   a nt e nna   t e c hn i q ue s   s e pa ra t e l y   fo w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o pe r f o r m a n c e   e nh a n c e m e n t   a nd  v e r y   ra r e   r e s e a r c h e s   w e r e   o b s e r v e w i t h   t h e   c o m b i n a t i o n   o f   bo t h.   A l s o ,   i t   i s   b e e n   ob s e r ve t h a t   l e a s t   num b e o f   w o r ks   w e r e   fo c us e o n   t h e   o pt i m i z a t i o n   o f   c h a nn e l   c a p a c i t y .   T h us ,   t h e   p r o b l e m   s t a t e m e n t   i s   n e e d   of   opt i m i z at i on  t e c hn i que   w hi c c an   of f e r   opt i m i z e c ha nn e l   c a pac i t y   i n   MIMO   s y s t e m   at   di f f e r e n t   s c e n ar i o” .       3.   P R O P O S ED   M O D EL   O F   C H A N N EL   C A P A C I TY   O TI M I ZA TI O N   T h e   p r o po s e s y s t e m   o f   P S O   b a s e c h a nn e l   c a pa c i t y   o pt i m i z a t i o n   (C CO f o r   M IM O   i n c o r po ra t e d   s m a r t   a nt e nn a   (S A (P S O - CCO _M IM O - S A a i m s   t o   pe r f o r m   t h e   o pt i m i z a t i o n   o f   c h a nn e l   c a p a c i t y   w h i c h   i s   ra r e l y   a dd r e s s e i n   t h e   r e s e a r c do m a i n .   T h e   p r o po s e m o de l   i s   t h e   c o ni t i n a t i o o f   [10]  w o r k.   T h e   M IM O   s y s t e m   us e s   B i n a r y   P h a s e   S h i f t   K e y i n (B P S K )   m o dul a t i o t e c hni que   f o r   t h e   B E R   c a l c ul a t i o n.   T h e   M IM O   s y s t e m   of   2 - t ra n s m i t t e r   ( T x)   a n d   2 - R e c i e v e r   (2 - R x)  us e s   a   R a y l e i gh   f a di ng  c h a nn e l   f o r   Z e r o   F o r c i ng  E qua l i z a t i o (Z F E )   w hi c i s   a   l i n e a o pt i m i z a t i o a l go ri t hm   us e f o r   i n v e r s e   o f   c h a nn e l   f r e que n c y   r e s po n s e .   T h e   s y s t e m   i s   c o m po s e of   ‘N s ’  n u m b e r   o f   s y m bo l s / b i t s ,   m ul t i p l e   n um b e o f   E n e r gy   pe r   B i t   (E b t o   n o i s e   pow e r   s pe c t r a l   de n s i t y   (N 0 ra t i o   (E b /N 0 ) .   T h e   c ha nn e l   a n d   no i s e   a r e   a d de d   a nd  a ppl i e P S O   t o   t h e   t ra n s m i t t e r   uni t   b e f o r e   fo r w a r di ng  t h e   s y m b o l s   t o   t h e   r e c e i v e r .   T h e   c o n s i de ra t i o n   o f   t h e   P S O   a t   t h e   t ra n s m i t t e e nd  h e l ps   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   6 D e c e m b e r   2020   :     6 2 76   -   6282   6278   t o   b r i n g   b e t t e CCO .   T h e   R e c e i v e r   f o r m s   a   m a t ri x   f o r   t h e   Z F E   a nd  f o r m a t s   t h e   r e c e i v e s y m bo l s   t o   pe r f o r m   t h e   e qua l i z a t i o n.   T h e   r e c e i ve r   t a ke s   de c i s i o n   o n   de c o di n g   o t h e   r e c e i v e s i gn a l .   F i na l l y ,   t h e   c o m put a t i o n   o t h e   e rr o r s   (B E R c a n   b e   c o m put e d.   T h e   a r c h i t e c t u ra l   m o de l   of   t h e   P S O - CCO _M IM O - S A   i s   g i v e n   i   F i gu r e   1 .   T h e   de s i g i s   i nt r o duc e w i t h   t h e   s y n t h e s i s   o f   t h e   a rra y   pa t t e rn  t o   m a x i m i z e   t h e   c a pa c i t y   o   t h e   c ha nn e l   pe r f o r m a n c e .   T h e   s y s t e m   i s   a n a l y s e a t   s c e na r i o - (L O S a nd  s c e n a ri o - (N L O S ),   w h e r e     t h e   m e a e xc e s s   de l a y   a nd  r o o t   m e a n   s q ua r e   (R M S de l a y   i s   a dj us t e d   t o   s y n t e h s s   o f   t h e   a n t e nna   pa t t e rn .   H ow e ve r ,   t h e   s y n t h e s i s   l e a ds   t o   e xc i t a t i o n   p r o b l e m   i n   t h e   o pt i m i z a t i o n.   H e n c e ,   t h e   P S O   a l f o t i t hm   i s   us e t pe r f o r m   t h e   r e gul a t i o n   o f   t h e   a nt e nn a   f e e l e n gt a n a c h i e ve   be t t e r   c ha nn e l   c a p a c i t y .   T h us ,   t h e   s i g na l   t o   n o i s e   r a t i o   (S N R w i l l   b e   i m p r o v e a n B E R   w i l l   b e   r e duc e d.   T h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   c a b e   a na l y s e w i t r e s pe c t   t o   s c e n a r i o - (L O S a nd  s c e n a ri o - (N L O S ).   T h e   L O S   s c e n a r i o   i s   t h e   d i r e c t   r a d i o   w a ve   pr o pa ga t i o n   b e t w e e n   t w o   a n t e nn a s   w h e r e   t h e   p r o pa g a t i o l o a s s   i s   a l m o s t   s i m i l a t o   t h e   f r e e   s pa c e   i m pa c t   w hi l e   N L O S   s c e n a r i o   i s   t h e   i m p r o pe r   o p a r t i a l l y   ob s t r a c t e w a v e   pr o pa g a t i o n   i w h i c h   t h e   t r a n s m i s s i o qu a l i t y     ge t   a f f e c t e d.         N u m b e r   o f   S y m b o l s   ( N s ) E b / N o B P S K   m o d u l a t i o n c h a n n e l   a n d   N o i s e P o p u l a t i o n   s i z e I n e r t i a   W e i g h t P e r s o n a l   a n d   G l o b a l   l e a r n i n g   C o e f f i c i e n t N u m b e r   o f   c l u s t e r s E n e r g y   U p d a t e R a y l i e g h   f a d i n g   c h a n n e l   ( f o r   Z F E ) M a t r i x   f o r   Z F E F o r m a t t i n g   o f   r e c e i v e d   s i g n a l s D e c o d i n g B E R C o s t   f u n c t i o n M i n .   d i s t   c l u s t e r s ,   N o d e s P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s ( L i n e   o f   S i g h t   ( L O S )   a n d   N o n - l i n e   o f   s i g h t   ( N L O S )   ) M I M O P S O T r a n s m i t t e r R e c e i v e r O u t c o m e s     F i gu r e   1 .   A r c h i t e c t ur e   o f   t h e   P S O - CCO _M IM O - SA       T h e   c h a nn e l   c a p a c i t y   of   t h e   M IM O   c ha nn e l   i s   c o m put e by   c o n s i de r i ng  t h e   de t e rm i ni s t i c   m a t ri x   (D m o f   T x,   R x.   T h e   c a pa c i t y   of   t h e   ‘D m ’  i s   c o m put e by   pe r f o r m i n t h e   c ha nn e l   de c o m po s i t i o n   i nt o   p a ra l l e l   a nd   s c a l a w hi t e   G a u s s i a s u b   c ha n ne l s .   T he   e l e m e nt   o f   D m   ( re a l   nu m b e rs   a s   ne g a t i v e   a nd   o t he rs   a s   z e ro ) .     T h e   M IM O   s y s t e m   i s   a b l e   t o   p r o c e s s   t h e   s i g n a l   a t   b o t T x   a n d   R x   e n d   a n d   p r o duc e s   t h e   c l us t e of    t h e   r e c e i v e s i g n a l   a t   h i g h e c a pa c i t y .   T h e   P S O   a l go r i t hm   i s   a   po pul a t i o n - b a s e d   a l go ri t hm   a nd   i s   m a i n l y   us e fo r   t h e   gl o b a l   o pt i m i z a t i o p r o b l e m s .   T h e   P S O   c o n s i de r s   o n l y   ra r e   p a r a m e t e a dj us t e m e n t   a t   ra pi d   s pe e d.     T h e   us e   o f   P S O   f o un d   i t h e   r e a l   n u m b e r s   t h a p a ra m e t e c o di ng   a n d   i s   w o r ks   o n a t u ra l   b i r d   f l o c ki n f e a t ur e s .   H e n c e ,   t h e   p r o po s e m o de l   c o n s i de r s   P S O   f o r   o pt i m i z a t i o w h e r e   t h e   a nt e nn a   e xc i t a t i o n   v o l t a ge   a n d   a rra y   e l e m e n t s   f e e l e n g t i s   r e gul a t e d   t o   ge t   t h e   o pt i m a l   r a di a t i o pa t t e rn  a s   w e l l   a s   t hr  e nh a n c e c h a nn e l   c a p a c i t y .   T h e   P S O   a l go r i t hm   i s   a l s o   us e i t h e   s y n t h e s i s   p r o c e s s   by   w h i c t h e   c o s t   f un c t i o n   ( Cf c a b e   m i n i m i z e a nd  i s   de f i n e a s   t h e   i n v e r s e   o f   c h a nn e l   c a p a c i t y .   T h e   n e xt   s e c t i o n   di s c us s e t h e   a l go r i t h m   i m p l e m e nt a t i o n .       4.   A LG O R I T H M   I M P LEM EN TA TI O N   T he   a l g o r i t hm   f o r   t he   p r o po s e PSO - CCO _M IM O - S A   i s   de s i g ne by   c o n s i de ri n t h e   P S O   a l go ri t hm   i n   t h e   M A T L A B .   T h e   a l go ri t hm   i s   i n i t i a l i z e b y   us i n g   n u m b e r   o f   s a m pl e s   (N s ),   m ul t i p l e   v a l ue s   o f   E b / N 0,   n u m b e r   o f   T x,   N um b e r   o f   R (s t e p - 1,   2).   F o t h e   s a m e   l e ngt h   o f   E b / N 0,   t h e   b i t s   0 ,   a r e   ge n e r a t e w i t e qua l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       P SO - CCO _MIMO - S A A   par t i c l e   s w ar m   opt i m i z at i on   …  ( Shi v apa nc ha k s har i   T .   G . )   6279   pr o b a b i l i t y   (S t e p - 3).   F u rht e r ,   t h e   B P S K   m o dul a t i o n   s c h e m e   i s   a pp l i e (s t e p - 4).   T h e   T x   a nd  R a r e   g r o upe i a   m a t ri x .   T h e   R a y l e i gh   c h a nn e l   a n d   w h i t e   g a us i a n o i s e   i s   a d de t o   t h e   t ra n m i s t t e s y m bo l     (S t e p - 5).   T h e   P S O   i s   a p pl i e d   t o   t h e   t ra n s m i t t e s y m bo l   t o   ge t   t h e   b e t t e r   o pt i m i z a t i o i t h e   c h a nn e l   c a p a c i t y ,   w h e r e   t h e   n u m b e r   o f   i t e ra t i o n s   (N i ),   n u m b e r   o f   po pul a t i o n   ( N p)  o r   s w a r m   s i z e ,   i nt e rt i a l   w e i g h t   (Iw ),   da m pi ng  of   Iw   (Iw d),   P L C,   G L C   a r e   de f i n e d.   T h e   n u m b e r s   o f   c l us t e r s   (N c a r e   f o r m e i t h e   P S O   b a s e o n     t h e   po pul a t i o s i z e   a n d   p a t h.   T h e   de c i s i o v e r i a b l e   (D v s i z e   a n d   m a t ri x   f o r m e d   b a s e o t h e   ge n e ra t e m a t r i x .     B a s e o n   t h e   de f i n e v e l o c i t y   of   t h e   o pt i m i z a t i o t h e   P S O   e v a l ua t e s   t h e   G l o b a l   b e s t   (P b a n P e r s o n a l   b e s t   (P b s o l ut i o n   f o r   t h e   s e l e c t i n t h e   s e n do r   ra n do m l y .   F i n a l l y ,   t h e   e n e rgy   c o m put a t i o n   i s   pe r f o r m e a t   P S O   a n d   u pda t e (S t e p - 6).   O n c e ,   t h e   i m pl e m e nt a t i o n o f   t h e   P S O   i s   do n e ,   t h e   R x   w i l l   f o r m   a   Z F E   m a t ri x   (S t e p - 7)   o t h e   b a s i s   o f   c l us t e o f   T x,   R a nd  t hi s   m a t i x   i s   us e t o   f o r m a t   t h e   r e c e i v e s y m bo l s   t o   pe r f o r m   t h e   s y m bo l   e qua l i z a t i o n   (S t e p - 8) .   L a t e r,   t h e   R w i l l   t a ke   a   de c i s i o n   t o   de c o de   t h e   r e c e i v e s y m bo l   t o   ge t   i n   o ri gi na l   f o r m a t   (S t e p - 9) .   T h e   c ha nn e l   c a p a c i t y   i s   m e a n s u r e by   c o m put i n t h e   B E R   i t h e   R   e n (S t e p - 10) .       Algorithm for PSO - CCO_MIMO - SA   Input:  N s ,   E b / N 0 ,   P o p u l a t i o n   s i z e ,   G l o b a l   L e a r n i n g   C o e f f i c i e n t   ( G L C ) ,   P e r s o n a l   L e a r n i n g   Coefficient (PLC)   Output:  BER   Start   1.   Initialize   MIMO parameters (Ns), Eb/NO)   2.   Consider   Tx, Rx   3.   Generate    bits (0,1)   4.   Apply    BPSK modulation (bits(0,1))   5.   Add   channel and Noise (Symbols)   6.   Apply   PSO   a.   Initialize    Ni, Np, Iw, Iwd, PLC, GLC   b.   Obtain   Nc (clusters), Decision variables (Dv)   c.   Select   sender (randomly)   d.   Update   energy   7.   Form   ZFE matrix   8.   Format   received symbol   9.   Perform    decoding at receiver   10.   Find   BER   End     T h e   a l go r i t h m   w i t h   t h e   a n t e nna   a rra y   fo r   c h a nn e l   c a p a c i t y   e nh a n c e m e n t   i n   t h e   M IM O - S A   us i n g   i s   de s c r i b e a b ove   w h e r e   s y n t h e s i s   p r o b l e m   i s   r e fo r m u l a t e a s   t h e   o pt i m i z a t i o p r o b l e m   i n   w hi c t h e   c o s t   f un c t i o i s   m i ni m i z e d   by   a dj us t i n g   e a c h   a n t e nna   f e e l e ngt h .   T h e   n e xt   s e c t i o d i s c us s e s   o n   t h e   r e s ul t s   a n a l y s i s   of   P S O - CCO _M IM O - S A   m o de l .       5.   R ES U LTS   A N A L Y S I S   T h e   m o de l l i n g   o f   t h e   pr o po s e P S O - CCO _M IM O - S A   m o de l   i s   pe r f o r m e o v e r   M A T L A B   s of t w a r e .   T h e   v a l ue   o f   t h e   de s i g p a r a m e t e r s   is   g i v e n   i n   T a b l e   1.   T h e   m o de l   i s   a nl y z e i t w o   s c e n a r i o n s   (s c e na r i o - 1)  L O S   a nd  (s c e n a ri o - 2)  N L O S .   T h e   m e a e xe s s   de l a y   (0. 25  a nd  2)  a n R M S   de l a y   (0. 49  a n d   2. 02)  r e s pe c t i v e l y   s e t   f o r   s c e na r i o - 1a nd   s c e n a ri o - 2.   T h e   o p r i m i z a t i o p r o c e s s   i s   c o n duc t e d   f o r   0: 10   i . e . ,   11   E b / N 0   v a l ue s .   T h e   r e m a i ni n g   o pt i m i z a t i o f o r   e a c h   E b / N v a l ue   i s   gi v e n   i F i gu r e   2.   T h e   f o l l ow i n F i gu r e   g i v e s   t h e   v a r i a t i o n   i n   t h e   B E R   w i t h   r e s pe c t   t o   di f f e r e n t   v a l ue s   o f   E b / N w h e r e   t h e   B P S K   m o dul a t i o n   i s   c o n s i de r e d   fo r   di f f e r e n t   s e t   o f   T a nd  R x.   T h e   Z F E   w i t R a y l i g h   c h a nn e l   i s   c o m pa r e d   a t   d ra w n   t o   m e a s u r e   t h e   e rr o R a t e   of   (1x1,   1x2   a nd  2 x2)  T x   a nd  R s e t .       T a b l e 1.   D e s i gn  p a r a m e t e r s   v a l ue   T y p e   V a l u e   S y m b o l s   (N s )   10 6   E b _ N 0   0 : 1 0   T ra n s m i t t e r   (T x )   2   Re c i e v e r   (R x )   2   It e ra t i o n s   (N i )   1000   P p u l a t i o n   (N p )   100   In e rt i a   w e i g h t   ( I w )   1   D a m p i n g   ( I w d )   0 . 9 9   P L C   1 . 5   G L C   2 . 0     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   6 D e c e m b e r   2020   :     6 2 76   -   6282   6280       F i gu r e   2 .   R e m a ni n g   o pt i m a t i o w i t r e s pe c t   t o   E b / N 0   v a l ue           F i gu r e   3 .   B E R   V s   A v e r a ge   E b / N a t   di f f e r e n t   T a n d   R s e t       T h e   pe r f o r m a n c e   a n a l y s i s   of   t h e   p r o po s e P S O   b a s e M IM O   s y s t e m   i s   pe r f o r m e d   by   c o m pa r i ng  i t   w i t h   t h e   e xi s t i ng  ge n e t i c   a l go ri t hm   (G A )   b a s e M IM O   i n   bo t h   L O S   (s c e n a ri o - 1)  a nd  N L O S   (s c e n a ri o - 2)  s c e n a r i o   by   c o n s i de ri n g   c ha nn e l   c a p a c i t y   a n d   S N R   a s   pe r f o r m a n c e   pa ra m e t e r.   F i g u r e   gi v e s   t h e   c h a nn e l   c a pa c i t y   V s   S N R   o f   2x2  M IM O   s y s t e m s   a t   s c e n a ri o - a n d   s c e n a ri o - w h e r e   t h e   S N R   i s   t h e   a v e r a ge   t r a n s m i t t i ng   po w e t o   n o i s e   ra t i o .   F r o m   t h e   F i gu r e   4 ,   i t   i s   b e e n   o b s e r e ve t ha t   t h e   c h a nn e l   c a pa c i t y   of  pr o po s e P S O   b a s e M IM O   s y s t e m   i s   g ra dua l l y   i n c r e a s i n t ha n   G A   b a s e M IM O   a s   i t   m i ni m i z e s   t h e   f a di ng  a n t h e   m u l t i pa t h   e f fe c t s .   A l s o ,   t h e   s y n t h e s i z e a rr a y   pa t t e rn  o f   t h e   a nt e nna   ha s   o pt i m i z e t h e   p r o c e s s i n ga i n   t o   t h e   r e c e i ve r .   S i m i l a rl y ,   t h e   F i g u r e   5   g i v e s   t h e   c ha nn e l   c a p a c i t y   V s   S N R   of   S IS O ,   M IM O   a n d   pr o po s e P S O   b a s e M IM O   s y s t e m s   a t   s c e na r i o - a n d   s c e na r i o - 2.   I b o t t h e   s c e na ri o s   t h e   p r o po s e P S O   b a s e M IM O   s y s t e m   c h a nn e l   c a p a c i t y   i s   b e t t e t ha n   t h e   o t h e c o m m u n i c a t i o s y s t e m s .             (a )     (b )     F i gu r e   4 .   C ha nn e l   c a p a c i t y   V s   S N R   a t   d i f f e r e nt   s c e na r i o s   (L O S   a n d   N L O S ),   (a c ha nn e l   c a pa c i t y   V s   S N R   @   S c e na r i o - 1,   a nd  (b c ha nn e l   c a pa c i t y   V s   S N R   @   S c e n a ri o - 2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       P SO - CCO _MIMO - S A A   par t i c l e   s w ar m   opt i m i z at i on   …  ( Shi v apa nc ha k s har i   T .   G . )   6281         (a )     (b )     F i gu r e   5 .   C ha nn e l   c a p a c i t y   V s   S N R   a t   d i f fe r e nt   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m s   (S IS O ,   M IM O   a n d   P r o po s e P S O   b a s e M IM O ),   ( a c ha nn e l   c a pa c i t y   V s   S N R   @   S c e na r i o - 1,   ( b c h a nn e l   c a p a c i t y   V s   S N R   @   S c e n a ri o - 2       6.   C O N C LU S I O N   T h i s   p a pe i n t r o duc e s   a   P S O - C CO _M IM O - S A   s y s t e m   w h e re   M IM O   s y s t e m   us e s   b i n a r y   p h a s e   s h i f t   ke y i n g   (B P S K )   m o dul a t i o n   t e c hn i que   f o r   t h e   B E R   c a l c ul a t i o n .   T h e   M IM O   s y s t e m   of   2 - t ra n s m i t t e (T x a nd  2 - R e c i e ve r   (2 - R x)  us e s   a   R a y l e i gh   f a d i n c ha nn e l   f o r   z e ro   fo r c i n g   e qua l i z a t i o n   (Z F E w h i c i s   a   l i n e a o pt i m i z a t i o a l go r i t h m   us e f o i n v e r s e   o f   c h a nn e l   f r e que n c y   r e s po n s e .   T h e   de s i g i s   i n t r o duc e w i t   t h e   s y n t h e s i s   o f   t h e   a rra y   pa t t e rn   t o   m a xi m i z e   t h e   c a p a c i t y   o f   t h e   c h a nn e l   pe r f o r m a n c e .   T h e   s y s t e m   i s   a n a l y s e fo r   t h e   c h a nn e l   c a p a c i t y   V s   S N R   of   2x2  M IM O   s y s t e m s   s c e n a r i o - (L O S a nd  s c e n a ri o - (N L O S )   w i t G A   a nd  S IS O ,   M IM O   a nd  p r o po s e P S O   b a s e M IM O   s y s t e m s .   F r o m   t h e   o ut c o m e s   i t   i s   b e e n   f o un t h a t   t h e   p r o po s e P S O   b a s e M IM O   s y s t e m   a c hi e v e s   b e t t e c o n v e r ge n e c e   s pe e w h i c h   r e s ul t s   i b e t t e c h a nn e l   c a p a c i t y .       R EF ER EN C ES   [ 1]   M o ,   J i a n hua ,   a nd  R o be r t   W .   H e a t h.   " C a pa c i t y   a na l y s i s   o f   o ne - bi t   qua nt i z e M I M O   s y s t e m s   w i t t r a n s m i t t e r   c ha nne l   s t a t e   i nf o r m a t i o n , "   I E E E   t r ans a c t i o ns   on   s i gna l   pr oc e s s i ng ,   v o l .   63 ,   no .   20 ,   p p.   5 498 - 551 2,   20 15.   [ 2]   Y a nko v ,   M e t o di   P . ,   e t   a l .   " A ppr o xi m a t i ng   t he   c o ns t e l l a t i o c o ns t r a i ne d   c a pa c i t y   o f   t he   M I M O   c ha nne l   w i t h   di s c r e t e   i npu t , "   I E E E   I n t e r na t i o nal   C o nf e r e nc e   on   C om m u ni c at i o ns ,   2015 .   [ 3]   E r s e g he ,   T . ,   C a p a c i t y   o f   U W B   i m pu l s e   r a d i o   w i t h   s i ng l e - us e r   r e c e pt i o i n   G a us s i a n   no i s e   a nd   de n s e   m u l t i pa t h ,   I E E E   T r an s a c t i on s   o C om m un i c a t i ons ,   v o l .   53 ,   no .   8 ,   pp .   125 7 - 12 6 2 ,   20 05.   [ 4]   Y a ng ,   L . ,   G i a nn a k i s ,   G .   B . ,   U l t r a - w i de b a nd  c o m m uni c a t i o ns :   a i de a   w ho s e   t i m e   ha s   c o m e ,   I E E E   Si gna l   P r oc e s s .   M ag. ,   v o l .   2 1,   no .   6,   p p.   26 - 54 ,   200 4.   [ 5]   R oy ,   S . ,   F o e r s t e r ,   J .   R . ,   S r i n i v a s a   S o m a y a z ul u,   V . ,   L e e pe r ,   D .   G . ,   U l t r a w i de ba nd   r a di o   d e s i g n:   T he   pr o m i s e   o f   hi g h - s pe e d ,   s ho rt - r a ng e   w i r e l e s s   c o nne c t i v i t y ,   P r oc .   I E E E ,   v o l .   92 ,   no .   2,   pp .   295 - 31 1 ,   20 04 .   [ 6]   H u,   Z . ,   e t   a l . ,   F i l t e r - f r e e   o pt i c a l l y   s w i t c ha b l e   a nd   t una bl e   ul t r a w i d e ba n d   m o no c y c l e   g e ne r a t i o n   ba s e d   o n   w a v e l e ng t h   c o nv e r s i o a nd  f i be r   di s p e r s i o n,   I E E E   P hot oni c s   T e c h nol .   L e t t . ,   v o l .   2 2,   no .   1 ,   pp.   4 2 - 44 ,   20 10.   [ 7]   A di noy i ,   A . ,   Y a ni ko m e r o g l u,   H . ,   P r a c t i c a l   c a p a c i t y   c a l c ul a t i o f or   t i m e - ho ppi ng   u l t r a - w i d e   ba nd  m u l t i p l e - a c c e s s   c om m uni c a t i o ns ,   I E E E   C om m uni c a t i o ns   L e t t e r s ,   v o l .   9 ,   no .   7,   pp .   601 - 603 ,   2005 .   [ 8]   R a m ı ´ r e z - M i r e l e s ,   F . ,   O n   t he   c a pa c i t y   of   U W B   o v e r   m ul t i p a t c ha nne l s ,   I E E E   C om m un i c a t i ons   L e t t e r s ,   v o l .   9,   no . 6 pp.   5 23 - 525 ,   2005 .   [ 9]   S hi v a pa nc ha ks h a r i ,   T .   G . ,   a n H .   S .   A r a v i nd a ,   " A e f f i c i e nt   m e c ha ni s m   t o   i m p r o v e   t he   c o m pl e xi t y   a nd  s y s t e m   pe r f o r m a nc e   i n   O F D M   u s i ng   s w i t c he d   be a m   s m a r t   a n t e nn a   ( S S A ) , "   C om pu t e r   Sc i e nc e   O n - l i ne   C on f e r e nc e ,     pp.   60 - 66 ,   201 9.   [ 10]   S hi v a pa nc ha ks h a r i ,   T .   G . ,   a nd  H .   S .   A r a v i n da ,   " A da pt i v e   R e s o ur c e   A l l o c a t i o u s i ng   v a r i o us   S m a r t   A nt e nn a   T e c hni qu e s   t o   m a i n t a i n   be t t e r   S y s t e m   P e r f o r m a nc e , I nt e r n at i onal   J ou r na l   o f   E ng i ne e r i ng   and   A d v an c e T e c hnol o gy   ( I J E A T ) ,   v o l .   8,   no .   5S ,   pp .   2 62 - 265 ,   M a y   2019 .   [ 11]   D .   P i a z z a ,   e t   a l . ,   " E xpe r i m e nt a l   A na l y s i s   o f   P a t t e r n   a n d   P o l a r i z a t i o R e c o nf i g ur a bl e   C i r c ul a r   P a t c h   A nt e nna s   f o r   M I M O   S y s t e m s , I E E E   T r ans a c t i o ns   on   V e hi c ul a r   T e c hno l og y ,   vol .   59,   no .   5 ,   pp.   2 352 - 236 2,   20 10.   [ 12]   J .   Ø .   N i e l s e n ,   e t   a l . ,   " U s e r   I nf l ue nc e   o M I M O   C ha nn e l   C a p a c i t y   f o r   H a nds e t s   i D a t a   M o de   O pe r a t i o n, "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   A n t e nnas   a nd  P r op aga t i on ,   v o l .   60 ,   no .   2 ,   pp .   6 33 - 643,   2 011 .   [ 13]   D .   C ha ng   a nd  C .   H u ,   " S m a r t   A nt e nna s   f o r   A dv a nc e C om m uni c a t i o S y s t e m s , "   P r oc e e di ngs   of   t he   I E E E   v o l .   100 ,   no .   7 ,   pp .   2233 - 22 49 ,   2 012 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   6 D e c e m b e r   2020   :     6 2 76   -   6282   6282   [ 14]   V .   P l i c a n i c ,   H .   A s p l und   a n B .   K .   L a u ,   " P e r f o r m a nc e   o f   H a ndhe l M I M O   T e r m i na l s   i n   N o i s e -   a nd   I nt e r f e r e nc e - L i m i t e d   U r ba n   M a c r o c e l l ul a r   S c e n a r i o s , "   I E E E   T r a ns a c t i on s   o A nt e nna s   and   P r op aga t i on,   v o l .   6 0,   no .   8 ,     pp.   39 01 - 3912 ,   201 2.   [ 15]   F .   R o s a s   a n C .   O be r l i ,   " I m pa c t   o f   t he   C ha n ne l   S t a t e   I nf o r m a t i o o t he   E ne r gy - E f f i c i e nc y   o f   M I M O   C o m m uni c a t i o ns , "   I E E E   T r an s ac t i ons   on   W i r e l e s s   C om m un i c a t i on s ,   v o l .   1 4,   no .   8,   p p.   41 56 - 4169 ,   201 5.   [ 16]   N .   S h l e z i ng e r ,   D .   Z a h a v i ,   Y .   M ur i n   a nd   R .   D a bo r a ,   " T he   S e c r e c y   C a pa c i t y   o f   G a us s i a M I M O   C ha nn e l s   W i t h   F i n i t e   M e m o r y , "   I E E E   T r an s ac t i on s   o I n f or m a t i on   T he or y ,   v o l .   6 3 ,   no .   3 ,   pp .   1874 - 18 97,   2 017 .   [ 17]   L e f t a h,   H u s s e i n   A . ,   a nd   H uda   N .   A l m i ns hi d ,   " C h a nn e l   c a pa c i t y   a nd  p e r f o r m a nc e   e v a l ua t i o o f   pr e c o de M I M O - O F D M   s y s t e m   w i t l a r g e - s i z e   c o ns t e l l a t i o n, "   I nt e r n at i on al   J ou r nal   o f   E l e c t r i c al   and   C om pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   vol 9,   no .   6 ,   pp.   5 024 - 503 0,   20 19.   [ 1 8 ]   A i ,   D .   H u u ,   " A v e r a g e   C h a n n e l   C a p a c i t y   o f   A m p l i f y - a n d - f o r w a r d   M I M O / F S O   S y s t e m s   O v e r   A t m o s p h e r i c   T u r b u l e n c e   C h a n n e l s , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E ) v o l .   8 ,   n o .   6 ,   p p .   4 3 3 4 - 4 3 4 2 ,   2 0 1 8 .   [ 19]   Si ng a l ,   A nuj ,   a nd   D ,   K e d i a ,   " P e r f o r m a nc e   a n a l y s i s   o f   a nt e nn a   s e l e c t i o t e c hni que s   i n   m i m o of dm   s y s t e m   w i t h   ha r dw a r e   i m p a i r m e n t s :   e ne r gy   e f f i c i e nc y   pe r s pe c t i v e , "   I nt e r na t i o na l   J o ur na l   o f   E l e c t r i c al   and   C om pu t e r   E ngi ne e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   8 ,   no .   4 ,   pp .   2272 - 22 79 ,   2 018 .   [ 20]   K .   W o ng ,   C .   T s a i   a nd   J .   L u,   T w o   a s y m m e t r i c a l l y   m i r r o r e g a p - c oupl e l o o a nt e nna s   a s   a   c o m pa c t   bu i l di ng   b l o c f o r   e i g ht - a n t e n na   M I M O   a r r a y   i n   t he   f ut ur e   s m a r t pho ne ,”   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   A n t e nna s   and   P r opa gat i on ,   v o l .   65,   no .   4 ,   pp.   1 765 - 177 8,   20 1 7.   [ 21]   Z .   X u,   Y .   S un ,   Q .   Z ho u ,   Y .   B a n ,   Y .   L i   a n S .   S .   A ng ,   " R e c o nf i g ur a b l e   M I M O   A nt e nn a   f o r   I nt e g r a t e d - M e t a l - R i m m e S m a r t pho ne   A ppl i c a t i o ns , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   5,   pp .   212 23 - 21228,   2 017 .   [ 22]   M .   L i ,   Z .   X u,   Y .   B a n ,   C .   S i m   a nd  Z .   Y u,   " E i g ht - po r t   o r t ho g o n a l l y   dua l - po l a r i s e M I M O   a nt e nn a s   us i ng   l o o st r uc t ur e s   f o r   5G   s m a r t pho ne , "   I E T   M i c r ow av e s ,   A n t e nnas   &   P r opa gat i on ,   v o l .   11 ,   no .   12,   p p.   18 10 - 1816 ,   201 7.   [ 23]   Y .   L i ,   C .   S i m ,   Y .   L uo   a n G .   Y a ng ,   " M ul t i ba nd   10 - A nt e nna   A r r a y   f o r   S ub - 6   G H z   M I M O   A ppl i c a t i o ns   i n   5 - S m a r t pho ne s , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   6 ,   pp .   2804 1 - 28053 ,   20 18.   [ 24]   Y .   L i ,   e t   a l . ,   " H i g h - I s o l a t i o 3 . G H z   E i g ht - A nt e n na   M I M O   A r r a y   U s i ng   B a l a nc e d   O pe n - S l o t   A nt e nn a   E l e m e nt   f o r   5G   S m a r t p ho ne s , "   I E E E   T r an s ac t i on s   o A nt e nna s   and   P r opag at i o n,   v o l .   67 ,   no .   6,   pp .   382 0 - 3830 ,   2019 .   [ 25]   Y .   Z h a ng ,   S .   Y a ng ,   Y .   B a n ,   Y .   Q i a ng ,   J .   G uo   a nd   Z .   Y u ,   " F o ur - f e e r e c o nf i g ur a b l e   M I M O   a n t e nn a   f o r   m e t a l - f r a m e   s m a r t pho ne   a p pl i c a t i o ns , "   I E T   M i c r ow av e s ,   A n t e nnas   an d   P r op aga t i on ,   v o l .   12 ,   no .   9 ,   pp .   1477 - 14 82 ,   2018 .   [ 26]   J .   G uo ,   L .   C ui ,   C .   L i   a nd   B .   S un ,   " S i d e - E dg e   F r a m e   P r i nt e d   E i g ht - P o r t   D ua l - B a nd   A nt e nna   A r r a y   f o r   5G   S m a r t pho ne   A ppl i c a t i o ns , "   I E E E   T r an s ac t i ons   o A n t e nna s   a nd   P r opaga t i on ,   v o l .   66 ,   no .   1 2,   pp .   741 2 - 7417 ,   2018 .   [ 2 7 ]   A .   E .   S h a f i e ,   H .   C h i h a o u i ,   R .   H a m i l a ,   N .   A l - D h a h i r ,   A .   G a s t l i   a n d   L .   B e n - B r a h i m ,   " I m p a c t   o f   P a s s i v e   a n d   A c t i v e   S e c u r i t y   A t t a c k s   o n   M I M O   S m a r t   G r i d   C o m m u n i c a t i o n s , "   I E E E   S y s t e m s   J o u r n a l ,   v o l .   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   2 8 7 3 - 2 8 7 6 ,   2 0 1 9 .   [ 28]   W .   J i a ng ,   Y .   C u i ,   B .   L i u ,   W .   H a nd   Y .   X i ,   " A   D ua l - B a n M I M O   A nt e nn a   W i t E n h a nc e I s o l a t i o f o r   5G   S m a r t pho ne   A ppl i c a t i o ns , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   7 ,   pp.   1 1255 4 - 11256 3,   201 9.   [ 29]   W .   J i a ng ,   B .   L i u ,   Y .   C ui   a n W .   H u ,   " H i g h - I s o l a t i o E i g ht - E l e m e n t   M I M O   A r r a y   f o r   5G   S m a r t pho ne   A ppl i c a t i o ns , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   7,   pp .   341 04 - 3411 2,   20 19 .   [ 30]   Y .   W a ng ,   Y .   B a n ,   Z .   N i e   a n C .   S i m ,   " D ua l - L oo A nt e nna   f o r   4G   L T E   M I M O   S m a r t   G l a s s e s   A ppl i c a t i o ns , "     I E E E   A nt e nna s   and   W i r e l e s s   P r op aga t i on  L e t t e r s ,   vol .   18 ,   no .   9,   pp .   1818 - 18 22,   S e p .   2 019 .   [ 31]   K a i - K i t   W o ng ,   R .   D .   M u r c h   a nd   K .   B .   L e t a i e f ,   " O pt i m i z i ng   t i m e   a nd   s p a c e   M I M O   a nt e nn a   s y s t e m   f o r   f r e q ue nc y   s e l e c t i v e   f a d i ng   c h a n n e l s , "   I E E E   J ou r n a l   o n   Se l e c t e d   A r e a s   i n   C om m un i c a t i o n s ,   v o l .   1 9 ,   no .   7 ,   pp .   1 3 95 - 14 0 7 ,   20 0 1 .   [ 32]   J .   A kht a r   a nd   D .   G e s be r t ,   " S pa t i a l   m u l t i p l e x i ng   o v e r   c o r r e l a t e M I M O   c ha nne l s   w i t a   c l o s e d - f o r m   pr e c o de r , "   I E E E   T r an s a c t i on s   o W i r e l e s s   C om m un i c at i on s ,   v o l .   4,   no .   5,   p p.   2400 - 240 9,   20 05.   [ 3 3 ]   P .   K .   M .   H o ,   K .   Y a r   a n d   P .   Y .   K a m ,   " C u t o f f   R a t e   o f   M I M O   S y s t e m s   i n   R a y l e i g h   F a d i n g   C h a n n e l s   W i t h   I m p e r f e c t   C S I R   a n d   F i n i t e   F r a m e   E r r o r   P r o b a b i l i t y , "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   V e h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   v o l .   5 8 ,   n o .   7 ,   p p .   3 2 9 2 - 3 3 0 0 ,   2 0 0 9 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       S h i v ap an c h ak s h ar i   T .   G .   i s   w o r ki ng   a s   a n   A s s o c i a t e   P r o f e s s o r   i C a m br i dg e   I ns t i t ut e   o f   T e c hno l o gy ,   B a ng a l o r e .   H e   i s   pu r s u i ng   h i s   P h . D .   d e g r e e   i n   V i s v e s v a r a y a   T e c hno l o g i c a l   U ni v e r s i t y ,   B e l a g a v i ,   I ndi a .   H i s   f i e l ds   o f   i n t e r e s t   a r e   S m a r t   a nt e nn a s ,   E l e c t r o m a g ne t i c s   a nd   D i g i t a l   C o m m uni c a t i o n.   H e   ha s   p ub l i s he d   m a ny   pa p e r s   o s m a r t   a n t e n na s   &   O F D M   s y s t e m s .           D r .   H .   S .   A r av i n d a ,   i s   a   p r o f e s s o r   i n   t h e   de pa r t m e nt   o f   E C E   i J S S A T E ,   B a ng a l o r e .   H e   ha s   o bt a i n e h i s   P D   d e g r e e   f r o m   V i s v e s v a r a y a   T e c hno l o g i c a l   U ni v e r s i t y ,   B e l a g a v i ,   I ndi a .   H i s   f i e l d s   o f   i nt e r e s t   a r e   S i g na l   P r o c e s s i ng   a nd  C o m m uni c a t i o n.   H e   h a s   pu bl i s he m a n y   pa pe r s   i n   r e pu t e d   j o ur na l s   i n   t he   f i e l d   o f   s i g na l   pr o c e s s i ng .   P r e s e n t l y ,   he   i s   g ui d i ng   s i r e s e a r c h   s c ho l a r s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.