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.     

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.     

基于3GPP-SCM的MIMO信道多普勒功率谱性能研究

多普勒功率谱是分析无线信道的一项重要指标,对接收机的调制解调都存在一定的影响.随着多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统的发展,经典多普勒功率谱已经不再适用于MIMO信道的分析.为了更好地分析与更准确地预估MIMO系统的多普勒功率谱.基于第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project,3GPP)的空间信道模型(spatial channel model,SCM),对角度谱为拉普拉斯分布时无线信道的多普勒功率谱进行了理论分析与推导,并结合SCM模型的空时相关性提出了统计多普勒功率谱的方法.在MATLAB仿真平台上,通过配置特殊的发射信号提取各径的衰落系数并统计了数值结果.仿真结果表明,MIMO信道下的多普勒功率谱不仅由用户终端移动速度、中心载波决定,入射波角度分布对其分布也起着决定性的影响.     

多用户MIMO系统中空时分组码联合波束形成性能

将波束形成技术引入多用户多输入多输出系统中,提出相应的系统模型,给出Alamouti空时分组码与波柬形成相结合的方案,通过最大化上行链路信杂比使波束形成抑制同道干扰.通过蒙特卡洛仿真,对该系统在Nakagami-m衰落信道下的性能进行研究.结果表明,该方案较传统的空时编码方案在性能方面有显著提高.     

Analytical Expression for the MIMO Channel Capacity

Introduction Information theory has demonstrated the enormous po-tential capacity of wireless communication systems with antenna arrays at both the transmitter and the re-ceiver[1,2],when the channel exhibits rich scattering and complete channel state inf…     

LTE-Advanced系统中的MIMO技术性能评估

为了对先进的长期演进技术(long term evolution-advanced,LTE-Advanced)系统中的多输入多输出(multiple input and multiple output,MIMO)技术的性能进行评估,简单回顾了LTE-Advanced系统中的2种MIMO技术,即空间复用和空间分集,并介绍了一种适合LTE-Advanced系统评估的信道模型--IMT-Advanced(international mobile telecommunications-advanced)信道模型.基于该信道模型,通过系统仿真对以上2种关键MIMO技术进行了性能评估.仿真结果表明,不同的MIMO技术、调制方式、码本、复用率及接收方案都对性能有极大的影响.     

基于压缩感知的MIMO双选择性衰落信道的估计

为了减少MIMO （multiple-input multiple-output）时频双选择性衰落信道估计过程中需要的导频符号数,文中对多径信道的时延和多普勒频移构成的时频二维有界区域进行量化,将该信道估计问题建模为压缩感知理论中的稀疏信号重构问题,提出了一种采用正交匹配追踪估计MIMO双选择性衰落信道的方法.仿真结果表明获得相同的估计性能,所提出的压缩信道感知方法比传统的最小二乘法能节省近50％的导频符号,且该方法在低信噪比的场景里也能获得较高的估计性能.     

LTE-Advanced系统中的MIMO技术性能评估

为了对先进的长期演进技术(long term evolution-advanced,LTE-Advanced)系统中的多输入多输出(multipleinput and multiple output,MIMO)技术的性能进行评估,简单回顾了LTE-Advanced系统中的2种MIMO技术,即空间复用和空间分集,并介绍了一种适合LTE-Advanced系统评估的信道模型-IMT-Advanced(international mobile tele-communications-advanced)信道模型。基于该信道模型,通过系统仿真对以上2种关键MIMO技术进行了性能评估。仿真结果表明,不同的MIMO技术、调制方式、码本、复用率及接收方案都对性能有极大的影响。     

MIMO系统级联的多输入单输出均衡器研究

针对MIMO系统接收端信号之间的相关性影响其盲均衡效果的问题,提出一种级联的多输入单输出(MISO)均衡器。每级MISO均衡器恢复一个发射信号,之后利用信道估计算法对混合信号进行修改,修改后传递到下一级MISO均衡器进行类似的处理。通过原理分析以及性能仿真可见,级联的MISO均衡器能够克服信号相关性对均衡效果的不良影响,与传统MIMO均衡器相比,算法收敛后信号星座点更集中,全局用户间总干扰比也更低;并且下一级MISO均衡器的均方误差低于上一级。     

空间相关莱斯快衰落信道下的MIMO系统性能

考虑到多输入多输出（MIMO）系统的收发分集优势和空间相关莱斯快衰落信道的普遍性，根据多变量统计学理论，推导出了MIMO系统在空间相关莱斯快衰落信道下平均成对差错概率上界的闭合表达式，发现随着信道空间相关性的增强或者莱斯分量的下降，系统误码性能呈下降趋势，最后通过仿真实验验证了理论推导的正确性．     

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...     

基于卡诺机的大规模MIMO通信容量建模及性能分析

信息本质上以能量和熵的形式在通信系统中流动,类似于传统热机中的能量流动过程。结合热力学卡诺机模型和经典香农信息论理论,建立了一个广义的热力学(multiple input multiple output, MIMO)通信系统模型,对大规模天线通信场景下使用前向纠错码的信道容量进行分析。利用通信系统中存在的自由度和熵的概念,推导了热力学模型下的广义信道容量,并对信道容量与噪声自由度及编码开销的关系进行验证仿真。仿真结果表明,所提出的热力学信道容量与香农信道容量是一致的。     

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.     

电力线通信与可见光通信融合的多输入多输出系统性能研究

提出了一种电力线通信(PLC)-可见光通信(VLC)融合的多输入多输出(MIMO)系统.采用二进制相移键控(BPSK)调制技术输入信号,依次通过PLC信道和VLC信道传输信息.仿真结果表明:相比于PLC的第二种参考信道,第一种参考信道的性能更好,且在无脉冲噪声的情况下,系统的误码率较低.此外,还研究了脉冲噪声参数对系统性能的影响.     

LTE-Advanced MIMO低SNR下调制技术性能研究

采用多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）技术来提高无线信道的传输增益,从而提高调制系统中的信噪比、降低调制系统的比特误码率;仿真量化分析了在LTE-Advanced MIMO不同无线场景中,调制系统中信噪比与MIMO技术的天线数,以及调制系统中信噪比与MIMO技术天线的发射功率之间的关系。仿真结果表明,MIMO技术能提高低功率无线场景中调制系统中的信噪比,进而提高调制系统的可靠性。     

超大规模MIMO中包含球面波特征的最优传输方法研究

在超大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)通信场景下,无线传输信道存在球面波特性,目前超大规模MIMO研究中多采用平面波模型,对球面波特征认识不足,忽略了其对系统传输设计的影响。针对此问题,基于球面波模型,利用统计信道状态信息,研究了多用户超大规模MIMO中的传输设计问题,分析了影响最优传输的关键特征参数,获得了包含球面波特征的最优发射策略的闭式表达式。研究结果表明,球面波模型下的最优发射策略与多用户所处位置有关,采用用户调度策略可以解决波束与用户间的误匹配问题。在此基础上,提出了一种基于贪婪思想的低复杂度多用户调度策略,仿真结果显示,所提传输策略能以较低复杂度达到近似最佳性能。     

Spatial channel characteristics in the outdoor hotspot environment based on wideband MIMO measurements

Wideband multiple-input multiple-output （MIMO） channel measurements were performed at 5.25GHz in the hotspot environment in Beijing. The propagation mechanism was line-of-sight and obstructed-line-of-sight （LOS/OLOS） in the outdoor scenario. Using a large amount of estimated angle of departure （AoD） and angle of arrival （AoA） results, the cumulative distribution functions （CDFs） of directional spread （DS） are extracted, which illustrate that the spatial dispersion is quite significant at both ends due to the low antenna height of base station and rich scatterers. The average power azimuth spectrum （PAS） is found to be well fitted with a Laplacian function. In addition, the non-isotropic property of spatial correlation is investigated, and the average envelop correlation over arbitrary antenna spacing provides the correlation distance to facilitate the MIMO optimization and deployment in the outdoor hotspot environment.     

反馈受限的多用户MIMO下行链路预编码算法研究

在上行链路反馈受限的MIMO信道系统中,通过最大化反馈的信道质量信息可以获得相关门限阈值。现有研究在提高用户和速率方面已达到较好效果,但同时也提高了算法复杂度。为了在不损失多用户分集增益的前提下降低反馈开销,提出一种基于门限的次优下行链路预编码方案。在反馈信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI)的基础上,应用迫零波束成形(ZFBF)算法进行预编码。实验结果表明,该算法在保证较高和速率的同时有效降低了计算复杂度。