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 multipleoutput,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.     

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。     

三维空间域车载阵列及其多天线系统性能

针对城市狭窄弯道非视距车载(V2V)移动通信传播环境,提出了一种三维(3D)空间域大规模多输入多输出(M-MIMO)天线阵列模型,此模型用三维空间假设代替传统的二维(2D)平面阵列假设,将天线模型应用于弯道车载信道模型中,推导了波达信号到达角和发射角的概率密度函数闭合表达式;研究了3D空间阵列自相关特性和天线阵列参数及散射体分布对多天线系统性能的影响.仿真结果与一些经典模型数据及测量信道相符合,表明了该模型应用的可行性;可用于描述弯曲道路V2V通信场景的信道特征,为未来进一步分析和讨论MIMO多径信道或5G M-MIMO信道特征提供了良好的理论参考.     

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.     

基于最大比传输预编码天线分组技术的大规模多入多出系统能效研究

大规模多输入多输出(MIMO)系统中,大型天线阵列之间的强天线相关性会导致系统性能降低.针对下行链路场景,提出基于最大比传输预编码的联合天线分组和天线选择算法,把大规模天线阵列划分为若干组,在每组中基于信道矩阵最大列范数选择天线,构造所选天线与接收天线间的信道矩阵,并计算对应的预编码矩阵.建立能效模型,分析联合天线分组...     

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MATLAB的A×B MIMO通信系统信道容量仿真

多输入多输出系统A×B MIMO通过在收发端使用多种天线构成系统的方法,有效控制了信道衰减,提高了系统容量、频谱效率及通信质量,是现代无线通信技术领域和无线宽带移动领域的核心技术之一,得到了广泛应用。基于收发端天线数的差异,采用MATLAB软件对A×B MIMO系统中的SISO、SIMO、MISO、MIMO 4种类型信道进行信道容量研究,以及对A×B MIMO系统信道状态信息（Channel state information,CSI)在发送端已知和未知下的信道容量进行比较,验证了MIMO系统的优越性。     

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.     

Performance Evaluation of a Four-Element Antenna Array with Selection Circuits for Adaptive MIMO Systems

Reconfigurable antenna arrays increase the flexibility of adaptive MIMO systems. At present, most designs have adopted antenna arrays with reconfigurable elements. However, antenna selection is also an effective method, which has not been fully investigated. In this paper, the potential benefits of a four-element antenna array with selection circuits in the UMTS band (1920–2170 MHz) are explored. The array has eight pin-diodes embedded in the feeding network to select any sub-set of elements. For evaluation, an adaptive MIMO system was set up and a measurement campaign was taken in an indoor multi-path environment. The measurements were performed over a 300 MHz bandwidth centered at 2.05 GHz, covering the UMTS band. The results show that different channel conditions prefer different antenna array configurations. Therefore, in varying channel conditions the antenna array can support antenna selection algorithms to select the best sub-set of elements to increase channel capacity.     

V2V三维宽带信道建模与统计特性分析

针对5G车对车(vehicle to vehicle, V2V)无线通信系统,基于几何随机建模方法,提出一种改进的三维宽带多输入多输出(multiple-input and multiple-outpit, MIMO)信道模型。引入多共焦半椭球体模型用于研究不同传播延迟下的V2V信道统计特性,结合时变的路径长度、信号角度和莱斯因子表征V2V信道的非平稳特性。推导了空-时相关函数、多普勒功率谱密度等关键信道统计特性的数学表达式。分析了城市和高速场景下信道相关特性的差别,并研究了车流密度、运动方向、天线角度、传播延迟等因素对信道统计特性的影响。结果表明,城市场景下的时间相关性和空间相关性明显低于高速场景;不同传播延迟下的V2V信道统计特性有明显差异;信道相关性同天线阵列角度、收发车运动方向和时间变化密切相关。模型仿真结果为车载通信提供了一些有价值的结论,可以作为未来V2V通信系统设计、优化和评估的有效指导。仿真结果与实测数据较好地吻合,证明模型能正确表征V2V无线信道的相关特性。     

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.     

Review of wideband MIMO channel measurement and modeling for IMT-Advanced systems

In October 2005,the next generation mobile communication system was officially named as the International Mobile Telecommunications-Advanced(IMT-Advanced) by the ITU Radiocommunication Sector(ITU-R).Wideband multiple input and multiple output(MIMO) channel models in multiple propagation environments are fundamental for IMT-Advanced systems and such research has been initiated since 2003.The research challenges come from the fact that the wider bandwidth(20-100 MHz) and the advanced multiple antenna technology have been proposed for the IMT-Advanced system,thus leading to higher sampling rates and multiple spatial propagation channels.In this review,four aspects of wideband MIMO channel measurement and modeling are discussed:(1) radio channel measurement procedure and equipment;(2) large scale fading models;(3) small scale fading models;and(4) MIMO channel models.In particular,the large scale fading affected by the carrier frequency is investigated for urban macrocells and it shows that the higher carrier frequency results in greater loss for non-line-of-sight(NLoS) conditions in the cities of China,for which the frequency dependent factor is 32.1.Moreover,the dense and the obviously higher buildings also lead to a larger angle spread(AS) of both the angle of arrival and angle of departure in urban macrocell scenarios.The results indicate that there is the potential to explore the MIMO technique for an IMT-Advanced system with larger ASs,which would lead to the high system capacity.The progress on MIMO models is described and some methods for simplifying geometry-based stochastic channel models(GBSM) are proposed.Finally future research topics on channel measurement and modeling are identified.     

用椭圆模型分析微小区MIMO信道容量

介绍了一种新的适于微小区无线衰落环境的M IMO(多输入多输出)空时相关信道模型即椭圆模型。利用模型并结合Monte Carlo法,对实际微小区环境下M IMO系统的信道容量作了仿真研究,探讨了收发天线阵列的间距、收发天线数、平均信噪比等因素对M IMO信道容量的影响。所得到的结论对M IMO系统的分析和设计有一定参考价值。     

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。     

不同天线相关分布特性下的MIMO容量性能分析

研究了在无线MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统中,天线的相关性对系统容量性能的影响.建立了相关天线MIMO系统仿真模型,给出了相关系数并推导了相关信道容量的表达式,用Monte Carlo法仿真了天线角度扩展分别为高斯分布和均匀分布2种情况,对比分析了信道容量与天线角度扩展以及扩展分布特征之间的关系,为实际的MIMO系统设计提供参考.     

基于Nakagami衰落的宽带MIMO信道模型的研究与仿真

 Nakagami分布是比Rayleigh,Rice以及对数正态分布都更加符合实际的衰落信道模型.通过对MI-MO无线通信系统信道模型的研究,提出了1种新的Nakagami衰落信道的仿真方法,并用该方法建模宽带MI-MO信道.在信道服从Nakagami衰落的情况下通过不同的衰落指数m对MIMO信道的容量、电平通过率、平均衰落持续时间等性能进行仿真和分析,从而得到了衰落指数m和宽带MIMO无线通信系统性能的关系,同时本文的仿真研究表明Nakagami模型适用于对MIMO信道不同衰落环境下的描述.