非对称空间统计信道模型及其MIMO多天线系统

针对在非均匀散射体分布以及非对称空间分布的移动通信环境,引入几何分割法导出基于散射体高斯分布的非对称空间统计信道模型.在指向性天线覆盖下的非对称宏小区和微小区以及街道和室内小区的移动通信环境下,模型能估计多径衰落信道的重要空时信道参数,如信号到达角度(AOA)、到达时间(TOA)概率分布密度函数以及到达信号的空-时相关性.另外,在非对称空间统计信道下设置了MIMO多天线线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA),研究了此衰落信道的信道容量.通过信号的AOA和TOA概率密度函数的数值结果与多径衰落信道圆模型(GBSBM)的数值结果对比,表明本模型的信道参数估计结果符合实际的移动通信环境.假设非均匀散射体分布为高斯分布时,本模型的数值结果阐明了分布参数对信道参数的影响,拓展了空间统计信道模型的研究和应用,对评估MIMO多天线阵列系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供了有力的工具.     

基于统计信道模型的MIMO多天线系统性能研究

由于多径效应的存在,MIMO无线传输系统的性能很大程度上取决于衰落信号空间相关性.研究基于统计的传输信道模型,及在此模型下MIMO多天线系统的接收性能.在理想基站天线结构下,用户终端(UT)的波达信号方位功率谱(APS)模型可应用到Kronecker MIMO信道模型中.研究在Kronecker MIMO信道模型中方位功率谱对MIMO分集和多天线系统性能的影响.数值仿真结果表明:此统计信道模型下的参数估计符合理论和经验;提出的统计信道模型及分析法扩展了以前的MIMO信道模型建模,降低了计算和分析的复杂度.     

一种在宽带无线网络环境下的协作分集方法

协作通信可以使单天线的移动终端共享它们的天线而产生虚拟多发射天线阵列以获得发射分集.提出了一种在频率选择性衰落信道条件下的协作分集方法,信宿不仅利用转接节点转发的信号而且还利用了信源直接传来的信号来进行解码.通过计算机仿真,比较了考虑信源到信宿的直接传榆的协作方法和未考虑信源到信宿的直接传输的协作方法的误比特率性能.结果表明,考虑信源到信宿的直接传输可提高系统的协作分集增益.     

室内外非对称信道模型及其MIMO研究

针对非均匀散射体分布以及非对称空间分布的移动通信环境,提出基于散射体高斯分布下室内外非对称空间信道模型.对指向性天线覆盖下的移动通信环境,使用该模型估计此非对称室内外多径衰落信道的重要空时信道参数,如信号的到达角度(AOA)和到达时间(TOA)的概率密度函数.数值仿真结果表明该模型的信道参数估计结果符合理论和经验,该模型的提出扩展了空间信道模型的研究,为多输入多输出(MIMO)多天线系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供了精确和灵活多变的信道模型.     

基于双选衰落信道的差分空时协作技术

协作分集技术解决了MIMO技术在移动终端受天线制约的问题.由于无线通信环境的特殊性和复杂性,对信道估计十分困难,因此引入了不需要信道估计的差分空时编码,并在时间选择性衰落信道和频率选择性衰落信道的基础上研究了时间-频率双选择性衰落信道模型,在更接近实际信道环境的基础上将差分空时编码和协作分集技术相融合.理论研究和仿真结果均表明系统性能在信道容量、误比特率等方面均得到了提高.     

瑞利衰落信道上分集接收技术性能分析

移动通信环境下的多径衰落对传输的信号有很严重的影响,可使接收信号的幅度、相位和到达时间剧烈变化,引起接收端的信号畸变,导致通信系统性能下降。在各种抗衰落接收技术中[1],[4],分集接收技术是简单且有效的技术之一。本文首先分析了多径衰落信道模型;然后,介绍了三种分集接收技术;最后,利用计算机仿真,分析了分集接收技术对多径Rayleigh衰落信道的改善效果。     

MIMO阵元方向性对系统性能影响研究

在考虑空间衰落相关性(SFC)的同时引入天线单元方向性,研究基于统计信道模型的终端MIMO多天线模型及性能评估方法.在Kronecker的MIMO信道建模中应用终端波达信号方位角功率谱(APS)模型.利用此MIMO信道模型概念,分析在统计衰落信道中MIMO阵元方向性对系统性能影响,包括对空间衰落相关系数、MIMO多径信道容量和误码率(BER)的影响.仿真和优化结果表明:终端MIMO多天线模型中阵元方向性对系统性能影响显著,合理安排阵元波束方向可增加约10%多径信道容量并明显减小误码率.     

多天线系统特征波束成形技术中的功率分配算法

介绍了基于特征波束成形的多天线传输技术.针对特征波束成形技术与两种典型的多天线技术(空时编码和分层空时)相结合的系统,从提高系统传输性能出发,分别推导了在独立同分布衰落信道中,发射端已知信道相关矩阵信息的情况下,特征波束成形的功率分配算法.仿真和分析结果表明,在发射端已知信道信息有限的情况下,作者提出的方法能显著改善多天线传输系统的性能,并且在发射天线间存在相关性时,仍能改善系统的性能.     

基于测量的大规模多天线无线信道时间色散特性分析

大规模多天线系统可以利用空间分集技术进一步挖掘空间域增益,从而大幅度提升无线通信系统能量效率和功率效率.真实可靠的信道模型是无线通信系统设计和实践的基础.本文基于大规模多天线系统的真实测量,研究了大规模多天线无线信道的时间色散特性,并对比了1.472 5GHz和4.45GHz两个中心工作频点下无线信道的多径时延功率分布、均方根时延和相干带宽等测量结果.结果证明:传统通信系统中广泛接受的平稳非相关散射的理论假设不成立,在大规模多天线系统中多径衰落呈现一定的相关性.     

分层异构网下的虚拟协作MIMO-STC编码研究

针对移动通信系统中,各单天线用户终端在协作过程中存在的由于用户个数动态变化而导致协作通信无法进行有效空时编码的问题,提出一种新的基于分层异构网络上的不同层之间的协作虚拟多输入多输出空时编码方案(multiple input multiple output space-time coding,MIMO-STC),即由多用户环境中的单天线移动终端共享彼此天线构成一个虚拟多发多收天线阵列,并结合线性弥散空时码编码理论,实现不同层用户簇间的可靠通信.该编码方案能够根据发送簇和接收簇中协作用户个数的具体情况灵活编码,提高分集增益和误码性能.仿真结果表明:采用弥散空时编码方案的虚拟协作通信系统能够有效对抗Raleigh信道下的多径衰落效应,提高系统性能.     

印刷型多频缝隙天线的设计与实现

设计了一种可以同时工作在四个频带的印刷型缝隙天线,该天线是在三角形辐射单元的基础上加载水平缝隙得到的。馈电结构为共面波导形式。采用电磁仿真软件CST Microwave StudioR○软件分析了天线的表面电流,并得到了缝隙结构参数对天线通频带的影响。设计了一个可以工作于四个频段(1.8/2.4/3.5/5.2 GHz)的多频天线,制作了天线样机并在微波暗室内进行测试。仿真与实验结果表明,该型天线能够工作在4个频段,天线在工作频带内具有H面的全向辐射特性.该天线的尺寸仅为44 mm×48 mm,且为单面印刷形式,具有小型化、低层本和易于加工的特点,可以广泛应用于移动通信系统的无线终端。     

双极化圆柱介质谐振器天线设计与实验研究

全极化数字相控阵天线具有波束扫描灵活、抗干扰能力强的优点,已成为以飞行器为载体的雷达天线领域的发展趋势之一。考虑到安装平台的限制,天线单元是相控阵天线的关键部件,研制适合工程应用的双极化天线单元具有重要意义。提出以双极化介质谐振器天线为全极化数字相控阵天线单元的设计方案;该方案具有辐射效率高、结构简单、易于馈电、体积小、极化端口隔离特性好等性能。设计了一种带有金属反射板的双极化圆柱形介质谐振器天线单元,采用全波电磁仿真软件对天线单元进行设计和优化,开展了天线单元的加工和性能测试工作。在4.95~5.05 GHz的带宽内,驻波比均小于2;天线的极化端口隔离度约为-20 d B;测试的天线波束宽度约大于80°,增益约大于6 d B,交叉极化电平约为-20 d B。天线的性能达到预期的指标要求,适合于实际工程应用。     

差分馈电介质谐振器天线技术研究进展

差分馈电的介质谐振器天线(dielectric resonator antenna,DRA)兼具DRA和差分馈电天线的优势,近年来得到了广泛的关注。文章介绍了差分馈电DRA的工作模式特征和馈电机制,归纳并分析了十几年来差分馈电DRA在可重构、双极化、带宽拓宽、新型加工工艺等方面的系列研究成果,这些成果显示了差分DRA不仅保留了DRA的尺寸小、辐射效率高、设计自由度高等优势,还能直接应用于差分微波系统,具有比对应的单端馈电DRA更为优异的杂散相应和交叉极化抑制度以及双极化端口隔离度等,现有研究还同时展示了其研究方向的多样性。最后总结了差分馈电DRA的优点和设计难点,并讨论了其发展方向。     

一种直线阵可校正天线阵列的设计

智能天线的校正是智能天线技术的一个核心问题.设计、实现了一种由单极天线、平行耦合线定向耦合器和1:4的威尔金森功分/耦合器组成的直线阵可校正天线阵列可用于对智能天线系统的非时变的和时变的通道失配进行校正.     

应用于WLAN/WiMAX的小型化全向三频天线

提出了一种新型的三频天线,该天线可同时工作在WLAN(2.45 GHz,5.15-5.85 GHz) 和WiMAX(3.5 GHz)三个频段,在相应的工作频段内回波损耗小于-10dB。此天线实现了高度仅10mm,宽度仅13mm的小型化设计。天线在其H面实现了全向辐射,适合移动环境中使用.     

准一维量子线阵列天线研究

基于对影响传统天线增益因素以及准一维量子线结构中的电子输运特性的分析,提出了利用准一维量子线阵列构建新型纳米阵列天线的设想,并利用碳纳米管阵列构建了研究纳米阵列天线辐射原理的实验样机.实验结果表明,由准一维量子线构成阵列天线的电磁辐射效率和带宽均优于传统微带天线.     

具有带阻功能的超宽带印刷天线

提出一种具有带阻功能的超宽带印刷天线，天线采用矩形金属贴片作为辐射单元，并由同一面上的共面波导进行馈电，通过在贴片上开2个倒L形槽来实现带阻功能，对槽的各个参数对阻带性能的影响进行了研究.仿真结果显示，阻带的中心频率由槽的长度所决定，槽的宽度、形状、位置则会对阻带带宽产生影响.实验结果表明，该天线阻抗频带覆盖了3.1～10.6 GHz的频率范围，并有效地阻隔了5.15～5.35 GHz的WLAN频段.该天线适用于蜂窝系统和超宽带系统的应用.     

线天线分析中的逐次追加法

本文提出了一种分析线天线的有效方法——逐次追加法。该方法在处理形状不规则的线天线或线散射器时,非常方便灵活,且所占计算机内存和所用计算时间较少。若干计算实例表明了该方法的正确性和有效性。     

双环天线的阻抗理论和频带优化

双环天线以其宽频带性能和馈电简单而获得广泛应用,国内学者曾对它的原型结构作过多种改型。然而迄今尚缺少对双环天线进行阻抗计算的准确理论。本文用矩量法分析和计算了双环天线中圆环的阻抗特性,讨论了双环天线的设计公式和输入阻抗频带的两步优化程序。设计实例指出:对天线结构与Balun结构分步优化可以进一步展宽频带,驻波比低于1.1的相对带宽可达36.4％。     

一种低轮廓的脉冲天线

研究表明对偶极天线进行并联介质加载能够降低天线的轮廓。实验结果显示 ,加载介质的介电常数和介质块的大小等参数 ,对天线的小型化有重要影响。模拟实验中选用参数为 1× 10 9的高斯脉冲做激励源 ,得到满意的实验结果。