MIMO信道相关性简化模型

针对天线阵元相互独立与互相耦合的大规模多输入多输出(MIMO)信道模型,提出基于任意入射到达角(AoA)功率谱采样基函数的互耦与非互耦下的相关性简化模型,推导无互耦与考虑互耦效应下任意AoA功率谱的闭式表达式,以实测数据为基础,详细探讨有互耦与无互耦情况下的空域相关性与系统容量的变化趋势.仿真结果表明:互耦效应一方面对...     

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.     

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.     

空地域A2G大规模MIMO信道建模与分析

为了研究空地环境的三维大规模多输入多输出天线阵列信道传射特性,提出了一种三维单射球形散射体的无人机、车空地大规模多输入多输出信道模型.相比以往的空地多输入多输出天线模型,在建模过程中考虑互耦效应对天线阵列的影响,并采用生灭过程对大规模多输入多输出天线的非平稳特性进行理论分析和建模,推导无人机和车在任意运动状态下的不同高度、运动方向以及时间的互相关函数以及不同角度扩展下对信道容量的影响.利用以往文献的空地实测数据和本模型仿真结果进行对比,数值结果表明该信道模型的特性与实际测量结果拟合程度高.通过分析衰落信道数据可知,在一定范围内增加天线间距和数量以及控制无人机飞行高度和俯仰角可以有效提升信道容量,这为设计航空通信链路中使用的大规模多输入多输出天线和定向天线中天线阵列的先进信号处理技术奠定了基础.     

微小区MIMO信道的椭圆模型

提出了一种新的基于微小区环境的MIMO空时相关的信道模型,即椭圆模型,得到了微小区环境下衰落的空时相关函数.模型考虑了天线阵列的间距、天线阵列的放置角度,以及移动端的运动等因素对衰落相关性的影响.在模型的基础上,用Monte Carlo法对衰落信道进行了仿真,探讨了影响衰落的空时相关性和MIMO信道容量的因素.     

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.     

基于全波分析方法的MIMO信道空间相关性分析

针对现有多输入多输出(MIMO)信道空间相关性分析方法的不足,提出了一种新的分析方法:对包含收发天线在内的无线散射信道模型进行全波分析,利用矩量法求解天线电流分布,并由接收天线的电流分布直接推导出MIMO信道接收端的空间包络相关系数.在建模过程中,提出根据能量比的原则确定信道模型参数.仿真结果表明,与现有基于来波角谱分布求解相关系数的方法相比,该方法不仅与之有较好的相容性,而且无需假设来波角谱分布.     

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.     

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.     

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.     

互耦效应对天线阵单元间相关性的影响

分析了互耦效应对多天线性能的影响,通过网络等效分析法对天线模型进行简化分析,得出阻抗矩阵和收发端的耦合矩阵。推导出互耦效应时天线阵元空间相关性的通用表达式,并论证了它与无互耦时空间相关性的关系。研究了互耦效应分别对平行天线阵列和共线天线阵列阵元间空间相关性的影响。仿真分析表明,互耦效应对于两种天线阵列的影响显著不同,适当的选择天线阵列可以有效地改善互耦效应对于系统性能的影响。     

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。     

双基地MIMO雷达多目标定位及互耦参数估计

针对MIMO雷达收发阵元间存在互耦会严重影响目标定位算法性能的情况,提出一种双基地MIMO雷达多目标定位及互耦参数估计的算法.利用均匀线阵互耦矩阵的特点和MIMO雷达的特性获得满足ESPRIT算法的信号子空间,在不需要任何互耦矩阵信息情况下采用ESPRIT算法实现了目标角度估计,且估计出的角度参数自动配对.根据所估计的目标方位角度,利用信号子空间和联合导向矩阵之间的关系,将MIMO雷达的互耦参数估计转化为线性约束二次最小化问题,估计出互耦系数矩阵,实现了MIMO雷达的自校正.该方法的优点是避免了多维空间谱搜索带来的庞大计算量和迭代中的全局收敛性问题,同时得到了收、发阵列互耦参数估计的闭式解.仿真结果表明算法估计性能接近于互耦已知时二维MUSIC算法.     

大规模MIMO系统中基于空时相关性的导频减小算法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统信道估计过程中,基站向用户端发送导频信号.由于导频数量与基站发射天线的数量成正比,传统信道估计过程会产生巨大的导频开销,尤其是对于采用频分双工通信方式的(frequency-division duplexing,FDD)大规模MIMO系统.为了解决这一问题,通过利用无线MIMO信道的空间公共稀疏性和时间相关性,提出一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)技术的导频开销减小算法,其中,空时相关性用来提高信道估计精度.该算法能够在未知大规模MIMO系统信道稀疏度的情况下,自适应地获取精确的信道状态信息.分析和仿真结果表明提出的算法在减少导频开销方面优于局部公共支撑算法,同时能够维持良好的信道估计性能.     

基于时变频率选取的MIMO无线信道仿真模型研究

针对在复杂的无线通信环境中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）信道建模非常困难的问题,提出了一种具有空间选择性、频率选择性、时间关联性的MIMO信道模型,将载波频率、最大多普勒频移、到达角（Angle of Arrival, AOA）分布、角度功率谱以及相邻天线间距等技术整合到一起,研究了不同角度频率谱（Power Azimuth Spectrum, PAS）分布的空间关联系数表示。仿真结果表明,这个关联信道容量与理论信道容量一致,从而验证了该模型的合理性,同时,该模型为MIMO容量、系统容量分析及性能评估仿真提供了有力的工具。     

基于四阶累积量的MIMO信道及其相关性的联合估计

MIMO技术一直受到人们的广泛关注,并被广泛采用于各种移动通信系统的标准化协议中.在此系统中用到的分集合并和空时解码技术都需要以准确估计的信道状态信息为前提条件,以往的信道估计都是在MIMO系统子信道间是非相关的假设下进行的.事实上,由于天线之间距离的限制和传播路径散射体的不充分,子信道之间常常存在一定的相关性,常称为空间相关.另外,在信道估计、天线选择和自适应调制等方面需要已知(估计)这一参数.但是,要精确估计信道的相关性非常困难,到目前为止,这一问题没有得到很好的解决,以至于在大部分关于信道估计的文献中都是预先假定已知信道的相关特性.本文运用四阶累积量理论对MIMO信道及其相关矩阵进行了估计.仿真结果表明,本文所提出的方法具有较高的估计精度.     

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。     

基于多项式插值的定时恢复内插算法

经典的数字调相信号的定时恢复算法中,接收端定时误差矫正主要采用对内插滤波器逼近的方法来实现,这往往会将插值误差通过滤波后平均到定时输出中.提出一种基于时域多项式插值的定时误差矫正算法,通过选取最佳定时位置附近的采样点来构成插值模型,根据Lagrange插值算法或Newton插值算法得出表示信号时域波形的连续多项式函数解析式,取出该最佳定时点处的函数值作为定时恢复的输出,针对输出表达式的多项式特性以及差商和差分的关系对其进行类似Farrow结构的改进,以降低计算复杂度.对该算法在高斯信道下进行仿真,结果表明,所提出的时域样点插值法比内插滤波器逼近法的星座点收敛得更小,且收敛速度更快.     

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。