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.     

秩损MIMO信道的收发天线联合选择方法

提出一种用于秩损MIMO信道的收发天线联合选择方法。首先分析了秩损信道矩阵的容量特性,推导证明了通过发射天线选择增加信道容量的可能性;为了恢复满秩的信道矩阵,实现信道容量的最大化,通过秩损信道矩阵的正交子空间投影实现了有效的发射天线选择,通过最大“volume”子矩阵方法实现了有效的接收天线选择。与现有大多数“局部贪婪”方法不同,文中方法通过直接选择信道矩阵中的最大“volume”子矩阵来实现天线选择,在中到高信噪比的条件下,该方法的“全局”搜索特性获得了信道容量的准最优特性。提出的“秩-1”迭代快速数值算法和算法较少的迭代次数有效避免了传统最优2D穷尽搜索方法庞大的运算量。仿真验证了算法的有效性。     

准静态Rician衰落信道中MIMO信道容量分析

为明确在Rician衰落环境中MIMO系统的信道容量特性,针对准静态Rician衰落信道在收端己知信道状态信息的条件下,对MIMO系统的信道容量进行了分析.分析表明,MIMO信道容量与收发天线间信道矩阵的相关阵的特征值分布有关.推导了准静态Rician衰落信道中该相关阵任一特征值的概率密度函数,得到了秩不大于2的独立同分布MIMO信道的容量表达式,且具有相对较低的计算复杂度.     

秩亏缺信道下快速发射天线选择算法

研究了秩亏缺信道下发射天线选择问题.为了保证信道矩阵是列满秩,因此选择出的天线子集中的发射天线数量等于信道矩阵的帙数.提出了容量最优化的发射天线选择算法,但这种算法的计算量太大了.因此,提出了一种基于列主元QR分解的发射天线选择算法,这种算法具有很低计算复杂度.仿真结果显示通过这种方法确定的天线子集在信道容量方面也有很好的性能,尤其在高信噪比情况.     

基于MMSE准则的发射天线子集选择算法

多天线无线系统可提供更大的信道容量和更好的抗衰落能力,发射端利用反馈的部分信道状态信息进行发射天线子集选择是降低MIMO系统实现复杂度和成本的有效手段。本文从差错概率最小化的观点出发,提出了基于MMSE准则的天线选择算法,它通过计算经MMSE检测后各去耦子信道的信噪比,选择较好的发射天线并反馈给发射端。仿真实验表明,该算法具有较优的性能。     

煤矿井下MIMO系统建模与信道容量分析

针对矿井巷道,给出了一种MIMO相关性信道的建模方法.该方法利用电磁渡在巷道内传播的冲击响应,得到单输入单输出系统的频率响应,从而扩展得到多输入多输出频率响应矩阵;结合相关函数的定义,计算出相关系数;构建出MIMO系统多天线之间的空间相关矩阵;生成MIMO信道的相关矩阵.通过MATLAB仿真,将相关信道和瑞利信道的容量累计概率分布对比,证明了相关性的存在降低了信道的容量,增加天线数目和间距可以降低相关系数,增加信道容量.     

MIMO系统发射端天线选择对性能的影响

基于发射端天线选择对MIMO系统性能的影响进行研究.首先建立信道模型,然后对采用ZF接收机的情况下误码率性能进行分析,并讨论了天线选择标准.仿真结果表明,不进行天线选择,获得误码率为10-2所需要的信噪比至少为22.5 dB;进行天线选择,获得误码率为10-2所需要的信噪比为18 dB,证明天线选择能改善系统性能.     

相关衰落多输入多输出系统的参数化信道估计

针对多输入多输出(MIMO)系统中信道空域相关影响信道估计性能的问题,提出了一种基于多径参数估计的信道估计方法.该方法适用于多径稀疏信道环境下的双端部署均匀线性阵列的MIMO系统,通过构建信道的多径参数化模型,用多径的径参数描述信道矩阵和信道空域相关,将信道估计问题转化为多径参数的估计,并采用波达矩阵算法估计出多径参数以完成信道估计.由于利用了信道的多径结构,在不需预知信道空域相关的情况下,能够获得比Least-Square方法更好的信道估计性能.仿真实验表明,与Least-Square方法相比,当信道估计均方误差达到10-1时,该方法在4×4和6×6的MIMO系统中分别能够获得2.5 dB和5 dB的信噪比增益.     

基于MIMO天线多载波系统的最大容量及最优信道选择算法

为了实现多输入多输出（MIMO）系统的最优传输,在加性高斯白噪声信道下分析了MIMO天线的信道容量增益,选而提出在MIMO多载波系统中,对信道进行时-频-空三维划分的理论,并给出了时-频-空三维能量密度谱的概念,从而对能量和时-频资源进行约泉．在此基础上推导并得出了MIMO多载波系统在加性噪声下的最优能量分配准则和MIMO多载波系统的容量上限在最优能量注水解的指导下,对基于MIMO天线的正交频分复用（OFDM）系统进行最优信道选择,并与未经信道选择算法的系统在相同资源约束和信道环境下进行性能比较仿真结果表明,经过信道选择的系统能更有效地保证符号可靠传输,并且系统容量逼近提出的容量上限．     

矿井MIMO-OFDM通信系统的信道建模与仿真

在已有矿井MIMO信道模型的基础上,提出了一种基于Nakagami衰落的矿井MIMO空间相关信道模型建模方法。基于Nakagami衰落的非相关MIMO信道,通过计算收发天线间的空间相关性生成MIMO空间相关信道。对所建信道模型的空间相关性及信道容量进行仿真分析。仿真结果证明:MIMO信道的空间相关性随收发端天线单元间距的增大而减小;MIMO信道容量与信道空间相关性以及收发端天线数目有关;减小信道的空间相关性或者增加天线数目,可增加MIMO信道容量。基于Nakagami衰落的矿井MIMO空间相关信道模型适用于矿井无线通信系统。     

衰落相关对分布式MIMO信道容量的影响

提出了一种分布式MIMO信道模型,其中包含了路径损耗、相关阴影衰落与相关小尺度衰落,并通过Monte Carlo仿真,比较分析了相关小尺度衰落和相关阴影衰落对分布式MIMO信道容量的影响,并研究了空间阴影衰落相关条件下分布式MIMO信道容量空间分布的特点.仿真实验结果表明,提出的分布式MIMO信道模型能够有效降低小尺度衰落相关性和阴影衰落相关性的影响.图7,参11.     

相关Nakagami-MIMO信道二维秩匹配模型

针对现有Nakagami-MIMO信道仿真方法非常复杂的问题,提出了一种基于二维秩匹配的Nakagami-MIMO空时相关衰落仿真模型。该模型首先利用高效舍弃法产生多支路独立Nakagami随机过程,然后基于二维秩匹配技术引入各子信道空时相关性且保持子信道原有统计特性不变。仿真结果表明,该模型输出各子信道的衰落包络分布和空时相关系数等统计特性均与理论结果吻合,可应用于任意衰落参数和空时相关特性的Nakagami-MIMO信道仿真场合。     

基于VMF分布模型的MIMO多天线系统性能研究

基于3维环境的空间统计信道,提出MIMO天线阵列下的VMF分布模型.研究MIMO多天线ULA,UYA和UCA在移动台和基站的拓扑结构,得到VMF(Von Mises Fisher)分布模型下ULA,UYA和UCA的空间衰落相关性(SFC)函数的表达式,比较不同天线阵列对平均仰角(MEOA)的灵敏度.研究表明,MIMO天线阵列的SFC由集中参数、平均方位角(MAOA)及平均仰角(MEOA)决定,该模型的信道性能结果与理论一致.     

等衰落轨道角动量索引调制系统的信道容量性能分析

射频轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)提供了一种可以在同一载波频率物理信道上复用一组正交模式以提高信道容量的方法。现有研究大多专注于信道容量提升,对系统复杂度的研究相对较少。在基于均匀圆形阵列(uniform circular array,UCA)的OAM通信系统中,发射机需要完成大量调制运算以生成OAM信号。于是,提出了一种等衰落轨道角动量索引调制(equal fading orbital angular momentum index modulation,EOAM-IM)方案,其中,IM有效降低了OAM调制运算复杂度,且等衰落发射机也保证了不同模式OAM子信道传输增益。此外,还详细推导了所提EOAM-IM方案的系统信道容量。仿真结果表明,所提EOAM-IM方案能以更低的调制复杂度获得比传统OAM方案更高的信道容量。     

空间相关特性对矿井MIMO系统性能的影响

多输入多输出(MIMO)技术可有效地抵抗矿井巷道中无线传输多径衰落现象,文章分析了矿井MI-MO信道容量所受影响因素,研究了MIMO系统的具体散射环境和天线阵列的相关性,建立了矿井MIMO相关信道模型,并对不同的相关系数进行了数值分析;结果表明,MIMO系统性能受矿井巷道的空间相关性影响非常大。     

一种MIMO复合信道容量研究

为了解决信道利用率的问题，结合MIMO信道相关模型、路径损耗、阴影衰落以及Rayleigh衰落，提出了 一种复合信道模型。通过对信道容量的仿真分析表明，天线空间相关性对信道容量的影响会随天线数量的增加而 增大，同时路径损耗与阴影衰落会极大削弱分集增益，导致在发送距离较远时MIMO系统失效。通过容量分析， 证明该模型能在实际系统设计中，为天线阵列与传输距离的选取提供数据依据。     

大规模MIMO系统中基于DFT信道估计的导频污染消除方案

在大规模MIMO系统中,当基站不存在协作时,随着基站天线数的无限增加,快衰落效应和非相关噪声都能被平均掉,导频污染成为制约大规模MIMO系统性能的瓶颈。基于此,本文提出了一种基于离散傅立叶变换(DFT)信道估计的导频污染消除方法,在时域信道冲击响应中通过DFT和IDFT变换把有用的信号长度之外的污染信号当成一个样本,利用有用信号之外的污染信号样本生成一个阀值,通过引入这个预设的判决阀值,筛选出有效的信道冲击响应,消除导频污染造成的干扰。改善了信道估计的性能。仿真结果表明,在大规模MIMO系统的信道环境下,本文提出的方法可以进一步提高信道估计的精度,提高大规模MIMO的性能。     

离散MIMO衰落信道容量的研究

 研究了发送端未知、接收端已知信道信息条件下,离散调制信号输入时MIMO衰落信道容量。提出了一种有效的信道容量估计方法,仿真结果表明,该估计方法降低计算的复杂度同时获得了很好的近似结果。通过该估计方法比较了接收天线不同时,PSK输入与高斯输入时的信道容量。低信噪比时,PSK输入可获得与高斯输入相同的传输速率,而且在天线数一定的情况下,应尽量增加接收端天线数来增加系统传输速率。