定向天线MIMO信道中信号多普勒功率谱分析

论文摘要

天线技术广泛应用于各种各样的通信系统中,天线按照分布范围可以简单分为全向天线和定向天线。前者的应用范围相当广泛,后者目前应用不多,但是其并不需要复杂的算法,各个天线之间的相关性小由此带来良好的天线独立性,种种优点使得定向天线具有重要的研究前景和应用价值。本文基于MIMO信道,研究了定向天线对信号多普勒功率谱的影响,并结合仿真工作,对比分析了使用全向天线和定向天线时这种影响的区别。最后通过改变仿真环境及涉及仿真的参数对这种影响进行了仿真和分析。由于全向天线的天线增益为1,并且没有方向性的阻碍,分析起来比较简单和容易。但是从仿真结果可以看出,相对于全向天线而言,定向天线的使用可以明显减小对信号多普勒功率谱的影响。本文假定的定向天线其天线增益归一化为1,有明显的方向性特征,但为了计算的方便,其天线方向图函数设定得较为简便和单一。为了更全面的进行仿真和分析,在仿真中改变了MS(移动用户)的移动方向和移动速度。定向天线不应该只应用于某一个单一的通信环境,为了得到不同通信环境下的区别结果,文中针对入射波到达角的分布,设定了4种比较典型的分布情况,并且根据不同的通信环境给出不同的载波频率,由此来说明不同通信环境下的仿真结果。使用定向天线能减小对信号多普勒功率谱的影响,在室外环境中,选择远离BS(基站)所在位置方向并且与MS移动方向接近的波束,能够减小对信号多普勒功率谱的影响。以上结论都在仿真中得到了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 MIMO 系统概述
• 1.2 定向天线技术及国内外发展概况
• 1.3 本文主要内容和结构安排
• 2 MIMO 信道及定向天线
• 2.1 引言
• 2.2 MIMO 信道模型
• 2.3 定向天线技术
• 2.4 多普勒功率谱
• 2.5 本章小结
• 3 定向天线对MIMO 信道的影响
• 3.1 引言
• 3.2 天线参数对MIMO 信道的影响
• 3.3 全向天线对信号多普勒功率谱的影响
• 3.4 定向天线对信号多普勒功率谱的影响
• 3.5 本章小结
• 4 定向天线对信号多普勒功率谱影响的仿真研究
• 4.1 仿真配置
• 4.2 定向天线与全向天线对信号多普勒功率谱影响的对比
• 4.3 不同条件下定向天线的性能对比
• 4.4 本章小结
• 5 结束语
• 5.1 全文总结
• 5.2 对未来工作建议
• 致谢
• 参考文献