多天线无线信道探测器及室内信道分析模型

为了准确描述多天线(multiple input multiple output,MIMO)宽带无线信道特性,设计了射频中心频率为3.52 GHz,带宽为20MHz的7×7 MIMO无线信道探测器。为了减小无线信道探测器中天线阵列辐射的方向特性对测量分析结果的影响,该文在暗室中对天线阵列的方向特性进行了测量,并建立了在使用较小的暗室、天线尺寸不可忽略的情况下,校正天线方向图的模型。此外,还建立了当室内反射物与接收天线阵列距离较近时,计算电磁波到达方向(DOA)的分析模型,给出了测量与分析的示例。仿真结果与测量结果表明,所建立的室内近距离模型比远距离模型估计更为准确。     

基于射线跟踪法的隧道无线信道特性

城市地下轨道交通的隧道环境与地上环境的移动通信有显著不同,为发展应用于隧道环境中的无线通信系统,需要对隧道中的无线信道特性进行研究.本文使用射线跟踪法对隧道环境无线信道进行仿真,并将仿真结果与实际测量结果进行对比,对比结果表明:基于射线跟踪法的信道模型,能够较准确地预测隧道中的大尺度衰落和信道冲激响应等信道特性.在此基础上,又对隧道中的MIMO(多输入多输出天线)系统信道特性进行仿真,仿真结果得出结论:隧道环境中MIMO空间相关度在天线阵列方向上显示出波动性,波动周期与传播信号的波长成正比.     

大规模多天线无线信道及容量特性研究

基站端配置大量天线构成的大规模多天线系统,可以进一步挖掘空间域增益,大幅度提升无线通信系统传输容量和功率效率.从理论上看,大规模多天线系统获得空间域增益的前提条件是传播环境中的各子信道满足正交条件.准确的获取无线信道信息是通信系统研究的基础,它为通信系统的链路级仿真、样机试验和标准制定提供理论基础和技术支撑.本文研究了大规模多天线无线信道的特点,总结了国内外大规模无线信道的测量与建模,通过随机矩阵特征值经验概率密度函数角度研究了Massive MIMO无线信道的信道容量,并给出了球面波信道建模和阵列域的相关性与非平稳特性为下一步的两个研究方向.     

一种3D Massive MIMO Kronecker信道模型

为建立适用大规模MIMO系统性能分析和评估的信道模型,提出了一种3D Massive MIMO Kronecker信道模型。在传统3D MIMO Kronecker信道模型研究基础上,利用生灭过程建模散射簇在阵列轴的非平稳演变来表征Massive MIMO信道的非平稳特性,将生灭过程的影响抽象为幸存概率矩阵。通过仿真实验可以验证,所提信道模型不仅能够表征大规模天线阵列的空间相关性,而且可以描述散射簇在大规模天线阵列轴上的演变。     

MIMO无线信道仿真模型分析

为了设计高性能的多输入多输出(MIMO)无线通信系统并预测其性能,对不同条件下的MIMO无线信道进行精确的建模和仿真是必不可少的.从MIMO无线信道模型分类、建模与仿真和天线间空间相关系数计算方法等方面,对典型MIMO信道模型和不同角度功率谱(PAS)分布下天线间空间相关系数的计算方法进行了详细阐述.给出了不同PAS分布下相关系数的统一计算公式和特殊入射角时的化简结果.介绍了锁孔(Keyhole)效应引起的信道退化现象.对相关系数矩阵的计算和不同PAS分布下天线间的相关系数进行了计算机仿真.仿真表明,天线间的相关性与中心入射角、角度扩展和天线间距有关,应用中需酌情考虑.     

漏斗状几何信道模型及其角度参数分析

针对移动台(MS)处散射体分布发生突变的室外宏小区移动通信环境,在三维空间域中建立和分析漏斗状空间信道模型.将基站(BS)和移动台看作分布在一条直线上的两点,分别以其为坐标原点建立笛卡尔坐标系.考虑移动台处散射体分布空间不同大小的情况下,着重推导波达信号角度参数的概率密度和环阵列(UCA)多入多出(MIMO)多天线阵列信道容量的表达式,阐明波达信号角度参数与信道系统容量的影响机理.分析结果与半球体信道模型的多入多出多天线阵列的环阵列相比较,结果表明漏斗状空间信道模型在多天线阵列环阵列下的信道容量对方位扩展角变化的敏感度高于半球体信道模型.     

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.     

室内信道中多极化MIMO系统的容量

针对室内多径信道,提出一种研究系统信道容量的方法,利用结合信道特征设计的三维多极化测量系统测量信道中多径入射信号的三维空间分布,代入天线方向图与入射信号进行空间积分计算出系统容量。利用该方法和系统对典型室内环境进行了测量,研究了真实的三极化天线组成的MIMO(multiple-input-multiple-output)系统的容量和摆放方向对多极化天线系统容量的影响。结果表明:三极化系统具有比单极化系统更优越的性能,可以利用该特性对室内环境中多极化MIMO系统的设计和布局进行优化以实现更高的系统容量。     

椭圆空间统计信道建模及其MIMO多天线系统性能

针对室内外移动通信环境,提出一个椭圆二维空间统计信道模型,该模型假设散射体均匀分布在椭圆内,移动台和基站分别位于椭圆的2个焦点处,并且在移动台分别设置了四单元的线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA)。在椭圆2D空间统计信道模型的基础上分析了多输入多输出系统(MIMO)的多天线系统性能,该模型不仅描述了波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出了波达信号的到达角度(AOA)和到达时间(TOA)概率密度函数的解析表达式,同时也研究了MIMO多天线系统的空间衰落相关函数和信道容量。散射体均匀分布时,本模型的数值结果阐述了传输时延对信道参数的影响,与已经存在的空间统计信道模型比较,本模型适合室内外移动通信环境,为评估MIMO多天线系统与无线通信系统仿真提供了有力的工具。     

采用传播图论建模方法的Massive MIMO室内场景传播特性

大规模多天线(Massive MIMO)技术在基站端配置大规模天线阵列,能够大幅度提升数据传输速度和系统容量,实现无线传播信道中的空间和时间资源的最大化利用.有关Massive MIMO无线传播信道的研究,对大规模多天线的应用、系统的设计与部署具有重要意义.本文采用传播图论信道建模的方法,研究Massive MIMO在实际传播信道中的性能表现,既能很好的避免信道实测带来的繁重工作,又能有效反映Massive MIMO的无线信道衰落特性.分别在高频点6GHz和低频点1.472 5GHz对选定的室内传播场景进行了信道建模与仿真,由传播图论建模方法得到了信道冲激响应,并进行参数提取,分别从角度域和时延域分析了大规模多天线系统的信道传播特性,并通过分析信道奇异值扩展的分布,证明了实际传播环境中天线数目增多信道的正交性显著增强.     

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.     

MIMO-OFDM系统中基于子载波分组信道估计的改进算法

针对传统的MIMO-OFDM系统信道估计算法复杂度高、对导频结构有特殊要求的问题,提出了2种基于子载波分组信道估计改进算法。改进算法通过子载波分组将多天线信道估计转换成单天线信道估计来获取导频子载波信道响应,避免了大矩阵求逆运算,降低了算法的复杂度;利用DFT滤波算法或LMS自适应滤波算法得到整帧所有符号的信道响应,实现算法复杂度不变、估计性能的提高。理论分析和仿真结果表明,改进算法与传统的信道估计算法相比较,具有较低的复杂度和更好的估计性能。     

基于信道状态信息反馈的特征波束形成算法

在多输入多输出通信系统中,为了有效地降低系统的误符号率,提出了一种特征波束形成算法。在假设接收端能准确地完成信道估计,并能及时将信道的互相关矩阵反馈到发射端的基础上,研究了接收和发射均采用多天线的特征波束形成算法,对其性能进行了详细的分析和推导,并在此基础上研究了波束形成与空时块码的结合以提高系统的频谱利用率。计算机仿真结果表明,在接收端采用多根天线相对于单根天线能明显降低系统的误符号率。特征波束形成算法通过同时提供波束形成增益和分集增益位置,有效地提高了系统性能。     

MIMO-OFDM系统中稀疏信道估计算法研究

 针对多输入多输出正交频分复用系统,利用信道冲激响应的稀疏特性,提出1种新的MIMO-OFDM信道估计算法,简称为MIMO-MP算法.首先利用匹配追踪思想确定出非零抽头系数的位置,然后再采用最小二乘算法完成对非零系数值的2次估计,从而通过减少信道估计参数的个数降低算法复杂度.该算法具有较好的性能,但在剩余向量更新上还不是很精确,通过改进剩余向量的更新方式,得到另一种性能更优的算法简称为MIMO-MMP算法.仿真结果验证了算法的有效性.     

一种基于压缩感知的大规模多入多出系统信道压缩反馈方法

大规模无线多入多出系统由于在无线收发端配置了多天线构成的天线阵列,信道数量大幅度增加,传统的信道反馈方法面临巨大挑战。鉴此,提出一种基于压缩感知的信道信息压缩反馈方案,以减少计算复杂度与降低反馈量。结合双向主成分分析理论推导在空间相关瑞利信道下的双向投影矩阵,可以有效地将信道信息矩阵稀疏化,并给出了一个合适的比特分配方案。与主成分分析压缩信道算法对比,本方法可明显提升信道反馈的归一化均方误差(NMSE)性能,降低计算复杂度。     

基于EM的MIMO-OFDM系统LMMSE信道估计

最小均方误差(MMSE)信道估计算法应用于MIMO-OFDM系统时将带来高计算复杂度且不易实现,根据这个问题,提出了一种基于期望最大化(EM)的线性最小均方误差(LMMSE)信道估计算法,并分析了该算法的性能.EM算法可以把多输入多输出(MIMO)信道估计问题转化为一系列单输入单输出(SISO)信道估计问题,避免了大规...     

一种MIMO-OFDM信道估计方法

为提高现有MIMO-OFDM系统信道估计算法性能,降低算法运算的复杂性,提出一种基于变换域的MIMO-OFDM信道估计方法.该算法不需要任何信道统计信息,通过变换域内自适应低通滤波器降低了高斯白噪声和子载波间干扰对该估计算法准确度的影响,并且利用在变换域内得到的导频位置的信道估计结果,通过补零内插算法得到其他子载波位置的信道估计结果.仿真结果表明:该算法的误码率性能优于最小平方算法,稍逊于线性最小均方误差算法;该算法计算复杂度低,易于在实际系统中实现.     

低复杂度的多符号差分空时分组编码在快速瑞利衰落信道中的研究

为了降低多符号差分检测(MSDD)算法的高计算复杂度,提出了2个低复杂度的算法,分别是简单化的M算法(SMA)和改进的多符号反馈检测(IMDFD)算法.SMA是在M算法的基础上,通过删除对后续搜索过程不起作用的路径数,来达到和M算法性能相同,但复杂度降低的目的;而IMDFD算法结合了SMA和MDFD算法的思想,通过联合估计最大化值和设置序列长度值的方法,不仅达到低复杂度,而且还克服了MDFD算法的错误传播和低信噪比下低性能的问题.仿真结果显示,这2种算法通过增加观察间隔,都能很好的填补差分检测和相关检测之间的间距,并且随着星座点数的增加,SMA算法和IMDFD算法之间的性能间距在逐渐拉大,相对来说SMA算法具有稍高的复杂度但却有更好的性能.     

MIMO-OFDM系统中LS时域信道估计的一种简化改进算法

研究基于多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中的信道估计算法。主要工作在训练序列最小均方(LS)准则信道估计算法的研究上,在以LS时域信道估计基本算法为前提下,提出了一种改进的LS时域信道估计算法及固定长度的时域截取算法,此算法可以大大降低计算的复杂度,结合MATLAB仿真对此改进算法的有效性和可行性进行了分析,得出了比较理想的仿真结果。