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MIMO无线信道建模与仿真研究

作　者: 马优
导　师: 田忠
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: MIMO 信道模型 信道容量 相关性 智能天线
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 508次
引　用: 4次
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内容摘要


多输入多输出(MIMO)无线传输技术是新一代无线通信系统中用于提高数据率的关键技术,在无线接入及移动蜂窝等系统中被广泛采用。MIMO信道建模与仿真是MIMO技术研究的基础。MIMO基带算法的仿真验证及多天线优化设计等均依赖于信道仿真模型。因此,有必要进一步研究易于仿真实现且更加符合实际传播环境的MIMO信道模型。本文重点研究了基于空域相关性的统计MIMO信道建模方法,分析推导了不同空间参数及天线结构下空域相关性表达式。全文具体工作包括以下几个方面。第一,介绍了MIMO技术的发展与应用,总结了MIMO信道建模方面已经取得的成果。对SIMO、MISO及MIMO信道容量进行理论推导与仿真分析,证明了MIMO技术提高信道容量的有效性。第二,描述了无线信道衰落特性,详细分析了多径传播的时延扩展、多普勒扩展以及角度扩展特性。基于信道的时域及频域特性,重点研究了基于Clarke参考模型的SISO信道建模仿真方法,采用一种高效仿真模型进行仿真分析,验证了采用这种建模方法建立Rayleigh衰落信道的正确性。第三,推导了MIMO天线阵元间的空域相关性通用公式,并推导了全向均匀天线及定向天线结构下,角度功率谱服从均匀分布和拉普拉斯分布时的空域相关性表达式。利用Bessel函数对相关性积分表达式进行简化,得到工程中易于实现的相关性表达式。仿真在不同角度扩展、角度功率谱、平均到达角及阵元间距条件下,相关性的变化曲线。同时,仿真分析了空域相关性对信道容量的影响。第四,研究了基于空域相关性的统计MIMO信道建模方法,设计了具体的仿真流程,分析了仿真所得MIMO信道的空时频特性。另外,研究了极化因素对MIMO信道的影响,引入一种新的极化影响矩阵对统计模型进行了调整。第五,研究将智能天线应用于MIMO阵列的融合结构,提出一种采用波束调度策略的MIMO智能天线融合天线结构,用以降低MIMO阵列的空域相关性,分析推导了智能天线波束间的空域相关特性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 引言  12-13
  1.2 MIMO 无线传输技术  13-15
  1.3 MIMO 无线信道  15-16
    1.3.1 MIMO 信道研究现状  15-16
    1.3.2 课题研究意义  16
  1.4 本论文主要工作及内容安排  16-18
第二章 MIMO 无线信道模型  18-37
  2.1 无线衰落特性  18-25
    2.1.1 大尺度衰落  18-19
    2.1.2 小尺度衰落  19-24
    2.1.3 信道的包络统计特性  24-25
  2.2 MIMO 信道模型概述  25-30
    2.2.1 MIMO 信道  25-26
    2.2.2 MIMO 信道模型分类概述  26-29
    2.2.3 标准化模型  29-30
  2.3 MIMO 无线信道容量  30-36
    2.3.1 SIMO 信道容量  30-32
    2.3.2 MISO 信道容量  32-33
    2.3.3 MIMO 信道容量  33-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章 基于空域相关性统计 MIMO 信道建模  37-64
  3.1 SISO 信道建模与仿真  37-41
    3.1.1 Clarke 信道参考模型  37-38
    3.1.2 信道仿真模型  38-39
    3.1.3 模型的仿真实现  39-41
  3.2 空域相关统计 MIMO 信道模型  41-60
    3.2.1 衰落信道随机模型  41-42
    3.2.2 MIMO 信道空域相关性分析  42-54
    3.2.3 空域相关统计 MIMO 信道建模  54-56
    3.2.4 空域相关统计 MIMO 信道仿真设计  56-60
  3.3 极化因素对 MIMO 信道的影响  60-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章 MIMO 智能天线融合结构信道特性研究  64-72
  4.1 智能天线波束特性分析  64-65
  4.2 MIMO 智能天线融合  65-69
    4.2.1 一种简单融合结构  66-68
    4.2.2 一种采用波束调度策略的融合方案  68-69
  4.3 融合天线结构空域相关性研究  69-71
  4.4 本章小结  71-72
第五章 结束语  72-74
  5.1 全文总结  72-73
  5.2 工作展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-80
攻硕期间取得的研究成果  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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