基于几何模型的MIMO衰落信道相关性分析

论文摘要

与有线通信相比,无线通信的传输环境非常恶劣,信号在无线信道中传播要经历频域、时域和空域上的衰落。采用分集技术来能够有效地克服衰落效应,从而提供比现有无线通信系统更高的系统容量和更优异的性能。CDMA中应用的扩频技术、RAKE接收机分别是分集中频率分集和时间分集的典型例子,可是以上两种分集都是在牺牲系统频带利用率的前提下提高系统性能的。采用多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput,MIMO)技术,在接收端和发射端安装多个天线,能在不增加带宽和天线发射功率的情况下极大地提高通信系统的容量和频谱利用率并且能利用多天线来抑制信道衰落。而分析信道中的多元天线系统,需要MIMO信道各链路间的空时相关函数。本文的研究重点主要集中在MIMO信道的空时相关性,针对频率非选择性Rician MIMO移动信道,结合MIMO信道现有的几何模型,考虑了接收端的移动、收发两端的非同方向性散射以及收发天线间存在的视距(lineof sight, LOS),提出一种改进的MIMO信道的几何模型,。基于提出的模型分别推导出了散射环境下和存在视距情况下的空时相关函数。理论分析和仿真结果都表明基于改进的几何模型推导给出的空时相关函数更简洁,能够较准确地反应天线间距,AOA分布等因素对MIMO信道相关性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究背景与意义
• 1.2 MIMO 技术的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 论文结构与内容安排
• 第二章 多输入多输出移动通信系统
• 2.1 无线信道的特性和重要参数
• 2.2 MIMO 系统容量
• 2.2.1 理想MIMO 信道容量
• 2.2.2 发信机未知信道参数时的MIMO 信道容量
• 2.2.3 发信机已知信道参数时的MIMO 信道容量
• 2.2.4 变参数MIMO 信道和频率选择性MIMO 信道容量
• 2.3 理想 MISO 和 SIMO 系统的信道容量
• 2.3.1 理想SIMO 系统的信道容量
• 2.3.2 理想MISO 系统的信道容量
• 第三章 MIMO 天线选择技术
• 3.1 MIMO 天线选择的信号和系统模型
• 3.1.1 信号模型
• 3.1.2 系统模型
• 3.2 MIMO 天线选择的依据
• 3.2.1 最大比合并
• 3.2.2 天线选择分集
• 3.3 MIMO 天线选择算法
• 3.3.1 天线选择的 MIMO 系统容量
• 3.3.2 快速的次优的天线选择算法
• 第四章 MIMO 信道模型
• 4.1 无线传播环境
• 4.1.1 大尺度衰落
• 4.1.2 小尺度衰落
• 4.2 多径标量信道模型
• 4.3 多径矢量信道模型
• 4.3.1 阵列响应矢量
• 4.3.2 AWGN 信道
• 4.3.3 多径衰落信道
• 4.3.4 基于几何的多径矢量信道模型
• 4.3.5 基于统计的多径矢量信道模型
• 4.4 MIMO 统计信道模型
• 4.5 视距（LOS）MIMO 信道的相关模型
• 4.6 瑞利（Rayleigh）MIMO 信道的相关模型
• 4.7 莱斯（Rician）的相关模型
• 第五章 基于几何模型的MIMO 相关性分析
• 5.1 MIMO 频率非选择性Ricican 信道
• 5.2 相关函数及分析
• 5.2.1 DIF 部分的空时相关函数
• 5.2.2 LOS 部分的空时相关函数
• 5.3 仿真结果与分析
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢
• 个人简介