阵列相关性对MIMO系统的容量影响分析

论文题目: 阵列相关性对MIMO系统的容量影响分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 通信与信息系统

作者: 许少峰

导师: 廖桂生

关键词: 多入多出,多天线阵列,相关系数,互耦,多径信道,扩展角,到达角,天线相关,空间衰落相关,信道容量

文献来源: 西安电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 多输入多输出(MIMO)技术应用于移动通信系统中可以提高频谱利用率，增加通信系统容量，提高单用户传输速率，因此，MIMO技术已经成为后3G技术的关键技术之一，被广为关注。本论文主要从分析信道容量的角度出发，通过对MIMO信道的容量分析发现，MIMO信道容量不仅和通信环境有关，而且和阵元间信道响应的相关系数有很大关系，相关系数越小，信道容量越大。而阵元间信道响应的相关系数和天线阵的阵元间距和排布方式有关。据此本文给出了在微小区的典型环境下设计天线阵间距和排布方式的有效方法，即尽量降低阵元之间信道响应的相关系数，给出了相应的几种典型设计并通过计算机仿真证明了设计方法的有效性。通常情况，相关性的增强会降低MIMO信道的容量，这里的相关性问题包含有两种情况，其中之一为传播环境的空间相关特性，另一为发端、收端天线的互耦产生的相关。空间相关和天线互耦共同作用影响MIMO系统的容量，相关性越小，说明空间平行子信道之间的相互影响越小，系统总的容量是各子信道容量的叠加，自然，在这种情况下总的容量越大。影响空间相关性的因素包括空间多径衰落的相关程度和扩展角的大小等；影响天线阵列耦合程度的因素包括阵元方向图、信号波达方向、阵元间距、阵元几何尺寸、阵元布阵形式等。空间相关特性通常需要系统提供反馈获得，而阵元互耦引起的相关可以通过计算或测量得到。本论文主要从阵元角度出发，讨论在不同情况下接收信号的相关性问题。从直观角度来看，天线阵间距越大，则相互影响就越小，也就是阵元相关性越小。降低阵元间的相关系数，目的是为了尽可能的保持系统传输矩阵的高秩。本论文一方面在不考虑阵元耦合的情况下，对天线阵接收的信号的相关性做了分析，推导出了基于NLOS室内空间多散射环境下的相关系数与阵元间距的关系，并基于此特殊的阵元间距下，对特殊的几种规则布阵形式做了容量仿真分析，由于在基站端安装多天线时没有体积的限制，所以，往往在天线阵设计时不考虑天线间的互耦，此分析可以有效运用在基站端；另一方面．考虑阵元之间存在互耦的情况，运用Z矩阵阻抗网络理论，得出了互阻矩阵，并将互阻考虑到计算相关系数的公式中。并以半波振子为例，分析了二元阵和三元阵存在互耦时的相关系数，进一步仿真了其相应的系统容量，对于终端设备(像手机等)，由于体积所限，多天线的应用必须考虑互耦问题，此分析可以运用于终

论文目录:

摘要

Abstract

符号及缩略语

第一章绪论

第二章 MIMO信道模型及容量分析

2.1 信道模型

2.2 MIMO系统原理

2.3 MIMO容量分析

2.4 部分重要参数定义

本章小结

第三章阵元相关性对容量的影响

3.1 理想不相关阵元的容量

3.2 线阵分析

3.3 特殊阵列容量

本章小结

第四章阵元间的互耦分析

4.1 阵元间的互阻

4.2 互耦对相关性的影响

4.3 互耦下的容量

本章小结

第五章阵列天线接收信号相关系数的测量

5.1 引言

5.2 室内环境下测试方法

5.3 室内环境下阵元的相关测量数据分析

本章小结

第六章本文所得结论和后续工作

参考文献

在读期间研究成果

附录

1、第一类BESSEL函数

2、从信道矩阵特征值推导MIMO信道容量公式

3、传输矩阵与相关矩阵

发布时间: 2006-12-30

参考文献

[1].MIMO雷达阵列设计方法研究[D]. 王青.国防科学技术大学2011
[2].双基地MIMO雷达阵列综合方法研究及软件实现[D]. 曹华松.南京信息工程大学2016
[3].双基地MIMO雷达角度估计与阵列校正技术研究[D]. 汪洋.江苏大学2016
[4].基于智能算法的MIMO雷达阵列优化[D]. 李乔乔.西安电子科技大学2011
[5].应急通信系统中虚拟MIMO关键技术研究[D]. 王英男.哈尔滨工业大学2009
[6].MIMO雷达信号波形设计与阵列分布研究[D]. 范广晨.哈尔滨工业大学2012
[7].MIMO水声通信空时编码技术研究[D]. 朱路月.东南大学2015
[8].超宽带虚拟孔径成像雷达MIMO阵列配置优化方法研究[D]. 李志.国防科学技术大学2012
[9].MIMO信道模型分析及模拟器的实现[D]. 张超.哈尔滨工业大学2006
[10].双基地MIMO雷达信号处理及阵列设计技术研究[D]. 王翔.南京理工大学2014

阵列相关性对MIMO系统的容量影响分析

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