MIMO天线阵列多径信道接收性能优化研究

为进一步研究多径信道空间衰落相关性SPC对多天线MIMO系统性能的影响,探讨均匀圆形阵列UCA多天线系统在波达信号角功率谱Az分布下的衰落相关性近似算法,提出优化改进型信号谱分布,分析了MIMO阵列方向对多径信号的优化问题。结果表明:改进模型的衰落相关性能在φ0=0°和天线阵元间距大于0.7个波长时比以往模型优越,且在功率谱角度扩散较小时不可忽视MIMO天线阵列方位的影响,为提高接收性能,应使来波束信号或去波束信号尽可能与MIMO阵列法线方向一致。分析结果为MIMO阵列工程设计提供了有益的理论分析基础。     

MIMO系统中空时编码的研究

无线通信系统中存在多径衰落,是影响通信质量的主要因素。MIMO系统在收、发端采用多元天线阵,依靠发送和接收分集,引入空域信息,为接收机提供多个具有不相关衰落特性的信号的复本,有效地利用多径效应,实现在衰落无线通信环境中的可靠通信。本文主要研究了发射分集的空时编码(Space-Time Coding)技术,能在不牺牲带宽的情况下提高数据传输速率,改善系统误码性能。     

瑞利衰落信道上分集接收技术性能分析

移动通信环境下的多径衰落对传输的信号有很严重的影响,可使接收信号的幅度、相位和到达时间剧烈变化,引起接收端的信号畸变,导致通信系统性能下降。在各种抗衰落接收技术中[1],[4],分集接收技术是简单且有效的技术之一。本文首先分析了多径衰落信道模型;然后,介绍了三种分集接收技术;最后,利用计算机仿真,分析了分集接收技术对多径Rayleigh衰落信道的改善效果。     

多径衰落信道对传输信号的影响

信道是一个通信系统所必不可少的部分,移动信道的信道特性是非常复杂的,它主要受自由空间损失及多径衰落这两大因素的影响,严重影响了信号的接收效果.而解决这些因素带来的负面影响则是移动通信系统中的关键技术.对多径表落信道特性的深入研究,为更好的接收信号奠定了理论基础,这对于提高系统的性能也非常重要.本文应用MUTLAB仿真工具对多径信道进行了模拟,并且以BFSK信号为例利用Simulink建模,仿真绘制出其通过不同衰落信道的信噪比和误码率关系的对应图,并对其性能作了简要分析,对后面各种抗衰落技术及数字传输技术的选择起到了实际的参考作用.     

基于小波和分形理论的多径衰落信号分析

首次将小波理论和分形理论相结合来分析多径衰落信号，从多径衰落信号产生的动力学机制出发，指出了多径衰落信号具有分形的特征，进一步研究多径衰落信道的多重分形特性，分析并指出了多重分形维数是描述无线信道传播特性的重要参数，根据多径衰落信道参数突变，首次指出了多径衰落信号具有局部奇异性，其局部奇异性对信道参数估计和信号重构有着重要的作用，中提出了短时网格分形维数的定义和给出了其计算的详细算法，用Lipschitz指数来表征局部奇异性，利用小波检测多径衰落信号奇异性和信号重构。仿真实验结果表明：小波重构后信号具有很好去噪性能；多径衰落信号不同尺度下小波变换系数具有自相似性，论证了多径衰落信号的分形特性，不同移动速度时多径衰落信号的多重分形特性仿真实验表明：随着移动速度增大，其短时网格分形维数也变大。     

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.     

MIMO雷达双向空间平滑的多径目标DOA估计算法

针对多径情况下MIMO雷达低角目标DOA估计问题,提出了一种基于双向空间平滑FBSS的样本复用MIMO雷达低角多径目标DOA估计算法。考虑到MIMO雷达相干信号测角时与多径信号测角时情况的不同,算法采用了MIMO雷达四路径回波信号模型,首先依据MIMO雷达波形分集的特性对接收信号匹配滤波得到虚拟阵列,在此基础上对虚拟阵列采取行列复用并分别进行双向空间平滑,有效提高了低信噪比条件下低角目标DOA估计精度。计算机仿真结果表明,在信噪比小于-12dB条件下,该算法比M-SSMUSIC算法的均方根误差平均减小了1°。     

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.     

平流层通信衰落信道的统计模型

在假设阴影衰落对接收信号直射分量的影响符合对数正态分布、多径衰落对接收信号的干扰符合瑞利分布的情况下 ,给出了接收信号包络变化的电平通过率和平均衰落持续时间的表达式 .利用数值分析方法给出了轻阴影、重阴影和混合阴影衰落环境下 ,平流层通信衰落信道接收信号包络的概率密度分布、电平通过率和平均衰落持续时间的数值 .对于当前没有平流层通信实测数据时进行平流层通信系统性能仿真等方面的研究具有重要意义     

改进时变多径信道下OFDM系统性能分析

为了更加精确地描述移动无线通信信道的时变多径特性,对传统的时变多径信道模型进行了改进,基于维纳过程将多径相位分量建模为时间变量,从理论上对经历时变多径信道的OFDM系统接收信号分量进行分析与计算,推导了系统的误码率,并对理论值与仿真结果进行了对比．结果表明：与传统信道模型相比,改进信道模型的衰落自相关谱和OFDM系统误码率与仿真结果更为相符,证实改进的信道模型能更准确地描述时变多径衰落信道．     

QPSK信号经过移动信道时解调特性的建模仿真与改进

使用MATLAB软件对QPSK(正交相移键控)信号经过移动信道时的解调特性进行了建模仿真,分析结果表明传输过程中多径衰落、多普勒频移效应对接收端QPSK信号的影响。在此基础上,从理论上提出通过在移动信号接收端增加适当的信号延迟电路,可以使解调后的信号抵消多径衰落与多普勒频移引起的衰落影响,增强信号传输的可靠性及有效性。     

浅谈数字电视地面广播移动接收技术

网络技术迅猛发展,广播电视朝着移动接收方向发展。现阶段,广播的移动接收算是在一定程度上解决了,但是电视的移动接收问题要比广播的移动接收困难得多,移动接收所遇到的问题之一就是衰落。移动接收中的关键技术是OFDM,OFDM的特点是各子载波相互正交,扩频调制后的频谱可相互重叠,不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。还有地面数字电视广播系统的多种制式问题,各种制式都有它的优点和缺点。解决了这些问题,应该就解决了移动电视的接收问题。     

广播电视移动接收技术

网络技术迅猛发展,广播电视朝着移动接收方向发展。现阶段,广播的移动接收算是在一定程度上解决了,但是电视的移动接收问题要比广播的移动接收困难得多,移动接收所遇到的问题之一就是衰落。移动接收中的关键技术是OFDM,OFDM的特点是各子载波相互正交,扩频调制后的频谱可相互重叠,不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。还有地面数字电视广播系统的多种制式问题,各种制式都有它的优点和缺点。解决了这些问题,应该就解决了移动电视的接收问题。     

基于幅度振荡的天线圆周运动多径检测技术

多径干扰是全球导航卫星系统(GNSS)高精度应用的主要误差来源之一。地球同步轨道(GEO)卫星在北斗全球系统中的应用导致了极低的多径衰落频率,致使大部分基于测量域的多径检测技术失效。该文提出了基于天线圆周运动的多径检测技术。通过控制天线转动参数,提高多径衰落频率从而使接收信号的幅度振荡在频谱中易于区分,以检测多径干扰。在基于GNSS信号源生成的多径场景实验中,所提方法能有效检测出低于直达信号30dB的短时延多径干扰,且其性能优于基于载噪比(CNR)和码减载波(CMC)的多径检测方法。该方法大大缩短了多径检测时间,同时解决了GEO卫星多径检测问题。     

分集技术接收端三种合并方式的比较及仿真研究

由于多径信号不仅分散信号的能量,而且到达接收机所经历的路径和时间的不同造成的相位不同,引起接收电平的剧烈起伏,严重影响接收效果,如何有效地对抗无线信道的衰落是高速移动通信必须要解决的首要问题。在不增加发送功率或系统带宽的情况下,克服多径衰落影响、提高信道可靠性的有效方法是采用各种分集技术。本文对选择式合并、最大比值合并、等增益合并三种方式的信噪比改善因子、平均误码率进行了比较研究和仿真,仿真结果表明最大比值合并拥有最大的信噪比。     

多径Rayleigh衰落信道中二元正交码扩频多址通信系统的性能分析

研究了随机二元正交码直接序列扩频多址信号在多径Rayleigh衰落信道传输中,在非相干RAKE接收机中采用两种不同最大选择接收方案(最大输出信噪比选择及最大输出功率选择分集接收)时,系统的差错特性和差错概率表达式.数值计算结果示出了在多径衰落信道中,分集接收对扩频多址系统性能的影响,同时表明在多径Rayleigh衰落信道中,最大输出功率选择分集接收时扩频系统的差错性能优于最大输出信噪比选择时扩频系统的差错特性.     

MIMO系统中的分集技术

分集技术在MIMO系统中具有十分重要的地位。首先从理论上分析了无线多径衰落信道。在此基础上给出分集技术原理。然后通过介绍分集技术并比较了几种典型的分集技术的优缺点。得出空间分集技术具有提高传输的可靠性,且不会带来带宽利用率上的任何损失的优势。因而成为了MIMO系统中所采用的分集技术。最后通过仿真验证了在慢瑞利衰落信道中采用空间分集技术能够降低系统的误比特率。     

高速无线传输技术正交频分复用(OFDM)

1无线传输环境 无线信道(特别是陆地移动信道),由于地面情况的复杂性,发射的信号往往是经过多条路径到达接收端,即产生多径效应,从而造成接收信号相互重叠,产生信号符号间相互干扰,致使接收端判断错误,严重影响信号传输质量,这种特征为信道的时间弥散性.特别是当信号的传输速率较高时更是如此.这是因为当信号的周期很短,而信号传输速率又非常高时,在接收端信号符号重叠的程度将进一步加深,从而信号的干扰就更加严重.从另一角度看,当信号符号的传输速率较高时,信号带宽较宽,当信号带宽接近和超过信道相干带宽时,信道的时间弥散性将对接收信号造成频率选择性衰落[1].如果没有有效的克服时间弥散性或者说多径效应的方法,为了保证正确的数据传输,必须对信号的传输速率加以限制.可以说时间弥散是无线信道传输速率受限的主要原因之一.多径效应造成频率选择性衰落引起码间干扰,使得接收端正确解调困难.严重时,单靠增加发射功率提高接收端的信噪比并不能降低误码率,而OFDM(正交频分复用)技术是目前进行无线高速数据传输时克服多径效应的最有效的方法.     

MIMO-OFDM用于提高矿井无线通信性能的研究

文章分析了矿井巷道的非自由空间传播特性,以及多径衰落对矿井无线移动通信可靠性的影响;从理论上研究了MIMO-OFDM技术在解决矿井巷道的多径衰落的可行性;讨论了能克服强相关信道影响的空时编码方案.仿真结果表明,采用MIMO系统,能极大地提高矿井无线通信系统的性能.     

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。