MIMO信道模型的研究

论文题目: MIMO信道模型的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术与自动化装置

作者: 黄滔

导师: 薄亚明

关键词: 信道模型,信道容量,微小区,室内信道,相关性

文献来源: 江南大学

发表年度: 2005

论文摘要: MIMO技术由于能够在不增加传输带宽的条件下成倍的提高无线信道的信道容量,因而被认为是下一代移动通信系统(4G)的关键技术之一。MIMO信道模型无论是在MIMO技术的理论研究阶段还是在MIMO系统的应用阶段都是必需的。因此,MIMO信道的建模是MIMO理论研究中的重要内容。现有的MIMO信道模型主要分为确定性模型和随机模型两大类。其中随机模型又分为:参数模型,相关模型,几何模型这三类。几何模型具有结构简单,物理概念明确,适应性强,易于在计算机上仿真的优点,因此成为模型研究中的热点。本文在详细分析了微小区MIMO信道的特点的基础上,针对现有微小区几何信道模型,双环模型所具有的不足,借鉴智能天线的微小区椭圆模型,提出了新的微小区空时相关MIMO信道模型,椭圆模型。模型将散射体随机放置在以移动端和基站端为焦点的椭圆上,散射体在椭圆上的分布服从以移动端为中心的角度均匀分布。通过计算经散射体散射的每一径的增益并叠加,得到每一收发天线链路(天线对)的增益。进而推导出新的空时相关系数函数。与双环模型相比,本文的模型考虑了直射路径的影响;同时计算量也得以降低。在模型的基础上,通过仿真计算,探讨了收发端天线间距,Rice系数,移动端运动速度以及相关性的时间间隔对相关系数的影响。仿真结果表明增大天线的间距,提高移动端的速度,均能降低链路间的相关性。结论与其他模型得到相关性结论相一致,且与阵列天线的相关性经验规律相符,间接验证了模型在反映相关性特性上的正确性。针对室内MIMO信道的特点,和室内MIMO信道模型的不足,通过改变散射体在椭圆上的分布,我们将椭圆模型推广到室内环境。提出了新的室内MIMO信道椭圆模型。为适应室内环境中,散射体的分布接近均匀分布这一特点,模型假设散射体在椭圆上均匀分布。模型同时设定移动端静止,模型的尺寸参数也相应的减小。与室外模型相似的方法,模型得到了链路间的增益,并推导出了空域相关系数的表达式。通过仿真计算探讨了在室内环境下天线间距,Rice系数对相关系数的影响。仿真结果符合阵列天线的相关性经验规律。本文利用室外微小区模型,对室外微小区环境中的MIMO信道容量进行了Monte Carlo仿真。仿真结果表明增大天线数能有效的提高MIMO信道容量。当收发端天线数相等的情况下,即使存在一定的链路相关性,信道容量仍然随天线数线性增长。当天线数不等时,信道容量受较小的天线数的影响。增大天线间距能够提高信道容量,但并不能一直提高信道容量。K系数的增大,信道容量将会降低。这些结论与其它模型所得信道容量的结论相仿,且与MIMO信道容量理论相符。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 历史与背景

1.2 MIMO 技术简介

1.2.1 MIMO 技术

1.2.2 MIMO 技术的研究方向

1.3 MIMO 信道模型

1.3.1 MIMO 信道建模的必要性

1.3.2 MIMO 信道模型的分类

1.3.3 信道模型的研究方向

1.4 论文的主要贡献和内容安排

第二章 MIMO 无线信道的特点

2.1 无线信道的大尺度衰落特性

2.1.1 自由空间的路径损耗

2.1.2 阴影衰落

2.2 无线信道的小尺度衰落特性

2.2.1 多径衰落的物理解释

2.2.2 多径传播的多普勒扩展

2.2.3 多径传播的时延扩展

2.3 MIMO 无线信道的衰落特性

第三章 室外微小区 MIMO 信道模型

3.1 MIMO 的系统模型

3.2 室外微小区MIMO 信道的特点及模型的研究现状

3.2.1 室外微小区MIMO 信道的特点

3.2.2 微小区MIMO 信道模型的研究现状

3.3 微小区椭圆MIMO 信道模型

3.3.1 模型假设

3.3.2 模型的链路增益

3.3.3 空时相关系数

3.4 仿真结果分析

3.4.1 空域参数的影响

3.4.2 Rice 系数K 的影响

3.4.3 时域参数的影响

3.5 本章小结

第四章 室内 MIMO 信道模型

4.1 室内微小区MIMO 信道的特点

4.1.1 室内微小区简介

4.1.2 室内MIMO 信道的特点

4.2 室内微小区MIMO 信道模型的研究现状

4.3 室内微小区椭圆MIMO 信道模型

4.3.1 模型假设

4.3.2 模型的链路增益

4.3.3 空域相关系数

4.4 仿真结果分析

4.4.1 天线间距的影响

4.4.2 Rice 系数K 的影响

4.5 本章小结

第五章 室外微小区环境下的 MIMO 信道容量分析

5.1 MIMO 信道容量理论

5.1.1 SISO 系统的信道容量

5.1.2 MIMO 系统的信道容量

5.2 MIMO 信道容量的仿真分析

5.2.1 仿真过程

5.2.2 仿真结果分析

5.3 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 对今后工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文清单

发布时间: 2006-07-20

参考文献

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