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MIMO信道建模研究

作　者: 许琳莉
导　师: 宋耀良
学　校: 南京理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: MIMO技术信道建模空间相关性信道容量信道仿真
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着无线通信的迅猛发展,多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术已逐渐成为核心技术之一。它在不增加带宽和额外发射功率的前提下,就能够实现高速率传输,使得在有限的频带上能实现更高速率信息的传输,这对于解决当今越来越紧缺的频谱资源提供了有力的技术条件,因此该技术在移动通信系统中有着很广阔的应用前景。然而,在实际通信环境中MIMO的通信性能常常受到无线信道衰落特性的影响,因此MIMO的大规模应用还面临着大量有待解决的问题。故需要对无线MIMO衰落信道的空间特性进行研究,建立合适的无线衰落信道模型,推动MIMO技术的发展。本课题正是以此为契机,通过对MIMO信道建模并结合仿真数据来对MIMO的性能进行系统而细致的研究。本课题研究的主要内容可以分为四大方面：1)首先介绍了课题的研究背景和意义,对MIMO技术的发展应用作了简单地描述,并指出目前还有待研究解决的一些主要问题。2)简要概述了无线通信中无线信道研究的发展历程、性能指标以及典型模型,包括物理模型与非物理模型,并分析了各种模型的优缺点。3)详细研究空时信道模型理论,并在此基础上,根据3GPP标准以及MIMO信道的空间参数如AOD、AOA、AS、PAS等等,通过Matlab软件建立并仿真一个多抽头MIMO信道模型,并且仿真结果与实际基本相符。4)对平均分配发射功率的MIMO信道容量和自适应分配发射功率的MIMO信道容量进行简单的研究和分析。通过本课题的研究并结合仿真实验,表明MIMO信道建模对于提高频谱效率实现高速率无线通信具有重要意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 本文的研究背景和意义  8-9
  1.2 信道建模技术及国内外研究现状  9-11
  1.3 本文的研究内容  11-13
2 MIMO无线信道模型基础理论  13-33
  2.1 无线移动传播信道  13-19
    2.1.1 移动通信的发展概况  13-14
    2.1.2 无线移动通信传输的特点  14-16
      2.1.3.1 独立信道  16
      2.1.3.2 时间相关信道  16
      2.1.3.3 空间相关信道  16
    2.1.4 无线信道的主要性能指标  16-19
      2.1.4.1 离散信道的信道容量  17
      2.1.4.2 连续信道的信道容量  17-18
      2.1.4.3 MIMO信道的容量  18-19
  2.2 MIMO无线信道概述  19-25
    2.2.1 从SISO信道到MIMO信道的演变  19-21
    2.2.2 MIMO信道空间特性  21-25
  2.3 MIMO无线信道模型  25-33
    2.3.1 基于统计数据的非物理MIMO信道典型模型  26-28
    2.3.2 基于物理传播的MIMO信道典型模型  28-33
3 MIMO信道建模与分析  33-40
  3.1 MIMO信道模型建立的思路  33
  3.2 仿真流程  33-34
  3.3 MIMO相关矩阵仿真  34-39
  3.4 本章小结  39-40
4 MIMO信道容量分析  40-48
  4.1 平均分配发射功率的MIMO信道容量分析  40-44
    4.1.1 单输入单输出(SISO)信道的容量  40
    4.1.2 单输入多输出(SIMO)信道的容量  40-41
    4.1.3 多输入单输出(MISO)信道的容量  41-42
    4.1.4 多输入多输出(MIMO)信道的容量  42-43
    4.1.5 其他因素对MIMO信道容量的影响  43-44
  4.2 自适应分配发射功率的MIMO信道容量分析  44-47
    4.2.1 注水功率分配方案  44-45
    4.2.2 未知和已知信道状态信息时信道容量的对比分析  45-47
  4.3 本章小结  47-48
5 总结和展望  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53

MIMO信道建模研究

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