MIMO系统的信道容量

近年来信息论研究表明,MIMO系统具有巨大的理论容量。首先介绍了信息理论中信道容量概念的发展,描述了一个在实验室实时完成的V-BLAST无线通信结构实例,最后讨论了MIMO系统在通信领域的应用。     

MIMO系统和无线信道容量研究

近年来,多输入多输出（MIMO：multiple input multiple output）系统已成为无线通信的研究热点,使用多根天线能极大地提高频谱效率和系统容量,系统容量伴随着收发天线的较小者呈线性增长的趋势。本文首先描述了MIMO系统的模型,然后对MIMO系统的信道模型种类进行讨论,最后分析MIMO系统信道容量,充分证明了MIMO系统的优越性。     

MIMO系统信道容量研究

针对单用户MIMO系统信道的容量特性展开研究。首先详细推导了无衰落信道下信道容量表达式,然后重点分析了瑞利衰落信道下,接收端已知信道状态信息,发射端已知信道状态分布时的容量特性。最后分别针对瑞利衰落信道下,采用发射分集、接收分集以及BLAST传输结构的系统容量进行仿真。仿真结果表明:给定发射功率,独立的瑞利衰落信道条件下,MIMO系统容量随最小天线数目的增加而线性增加,极大地提高了系统容量。     

分布式天线系统MIMO信道容量分析

结合了分布式天线系统和MIMO信道特点的分布式MIMO系统可以改善覆盖特性,提高系统容量。提出了包含路径损耗、快衰落和阴影衰落的两层分集分布式MIMO系统。对MIMO信道容量的分析表明,分布式MIMO系统具有良好的信道容量均匀覆盖特性。与传统集中式天线系统相比,分布式MIMO系统可以获得更好的小区平均信道容量。对下行信道容量的数值分析表明,由于“充水”方式功率分配可以充分利用MIMO信道信息,此时的分布式MIMO系统可以比等功率分配条件下的分布式天线系统多获得0.25bit/(s·Hz)每发送天线的信道容量增量。     

基于相关矩阵的MIMO系统信道容量分析

多输入多输出（MIMO）通信系统相比其他的通信系统具有更高的频谱效率,在不增加发射功率以及信号带宽的情况下,MIMO技术可以有效地提高系统信道容量及其性能。利用均匀角能量分布以及相关矩阵,分析了相关信道下的MIMO系统信道容量,得出了系统信道容量的通用公式,并利用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,相关性的增加意味着信噪比的减小,圆形接收天线阵列半径与角度扩展是决定MIMO系统信道容量的主要因素。     

机舱内分布式MIMO系统信道容量分析

采用自主搭建的信道测量平台测得了机舱环境下分布式MIMO系统的信道冲击响应矩阵。根据实测的信道矩阵分别计算了4种具有不同收发天线数目的分布式MIMO系统的信道容量。为了便于比较,SISO系统的信道容量也通过实测数据进行了计算。计算结果表明：在机舱环境下,采用分布式MIMO系统和采用SISO系统相比能够显著提高系统信道容量,说明分布式MIMO系统可以充分满足未来机舱内无线通信高速率数据传输的需求。     

MIMO信道容量的研究与仿真

MIMO技术可以在不增加带宽和发射功率的情况下提高信道容量和频谱利用率。本文使用MATLAB建立SISO、SIMO、MISO、MIMO等无线信道,进行综合仿真并分析。通过仿真,我们得知,MIMO不但能有效地提高信道的容量,同时可以改善信道的平均信道容量和中断信道容量。     

MIMO系统与无线信道容量的相关性研究

MIMO系统为无线通信带来了革命性的变化。本文以影响MIMO信道容量的空域相关性为研究对象,首先阐述了MIMO系统的概念及其技术原理,在此基础上,选取六线均匀环形天线排列建立了空间模型,从均匀分布和非均匀分布两个方面,探讨了相关性系数与信道容量的关联,为MIMO系统建立可靠的通信信道起到了积极作用。     

MIMO信道容量分析与仿真

近年来,随着蜂窝移动通信、因特网和多媒体业务的迅速发展,世界范围内对无线通信的容量需求正在迅速增长,但无线通信可利用的无线频谱资源是有限的。为了满足移动通信系统大容量、高速率的需求,提高频谱利用率,学术界提出了多天线发送和多天线接收的多输入多输出(MIMO)系统的概念。理论研究表明,MIMO系统可以大幅度提高信道的容量。     

多输入多输出（MIMO）系统信道容量技术

本文讨论了在多输入多输出( Multiple- Input Multiple- Output,MIMO)信道上传输的基本容量极限。首先假设信道矩阵是独立的复高斯变量,按照这种理想环境推导出MIMO信道容量;最后通过对几种固定系数信道容量进行分析得出MIMO系统可以大大提高系统的信道容量     

频率选择性衰落MIMO信道容量分析

随着传输速率越来越高,信号所占用的带宽越来越宽,实际信道呈现出频率选择性衰落特性.根据频率选择性衰落信道特性,建立了频率选择性衰落MIMO信道模型,采用频域和时域的方法研究了在频率选择性衰落下,发射端已知和未知信道状态信息的MIMO信道容量,并给出了相关的仿真结果.研究结果表明:在相同发射功率和传输带宽下,MIMO系统可以不牺牲信号带宽而显著提高信道的容量,并且天线数量和输入信噪比的大小对信道容量具有不同的影响.研究结果为如何提高频率选择性衰落环境下MIMO信道容量提供了依据.     

天线选择对MIMO信道容量的影响

该文首先分析了多天线系统的信道容量,然后研究了当信道矩阵非满秩时,选择发射和接收天线对信道容量的影响。仿真试验结果表明,发射天线选择能提高系统容量,同时选择发射和接收天线虽然减小了复杂度和硬件成本,但对系统容量的增加低于单独进行发射天线选择时的情况。     

基于分布式MIMO矿井无线通信系统的研究

针对矿井巷道的特殊环境以及无线通信问题,通过MIMO系统和分布式天线系统,建立了井下分布式MIMO信道模型。仿真结果表明,分布式MIMO系统具有更高的信道容量。基于分布式天线的灵活设置,分布式MIMO系统既提高了频谱利用率又减少了信号盲区,最终扩大了井下信号覆盖范围,提高了整个系统的信道容量。     

基于分布式MIMO矿井无线通信系统的研究

针对矿井巷道的特殊环境以及无线通信问题,通过MIMO系统和分布式天线系统,建立了井下分布式MIMO信道模型。仿真结果表明,分布式MIMO系统具有更高的信道容量。基于分布式天线的灵活设置,分布式MIMO系统既提高了频谱利用率又减少了信号盲区,最终扩大了井下信号覆盖范围,提高了整个系统的信道容量。     

MIMO信道的空间相关特性及信道容量分析

该文针对非频率选择性MIMO衰落信道,建立接收阵列的三维(3D)信道模型,推导出关于空间距离矢量的空间相关函数表达式,并且仿真分析了空间距离矢量对电压相关系数的影响,分析了电压相关系数对信道容量的影响,仿真结果说明电压相关系数与信道容量呈反比关系.     

阵元间距对室内MIMO系统信道容量的影响

引入散射体的随机分布模型,讨论了室内微微蜂窝4×4MIMO系统中接收端阵元间距对各子信道间衰落相关性及信道容量的影响.数值模拟结果说明在室内环境有丰富散射体存在且接收端放置天线的空间受限的情况下,阵元间距可做得很小（0.5λ）,便可以得到较大的信道容量,此时相关系数仅为0.1左右,对信道容量的影响很小.     

分布式MIMO系统信道容量分析

首先推导了分布式MIMO点对点链路遍历信道容量的近似表达式或理论下界,然后给出小区平均遍历容量的表达式.在此基础上,研究D-MIMO与C-MIMO系统分别在BT和ST两种天线选择机制下的平均遍历容量.最后通过仿真,证明了所推导理论表达式的正确性,同时比较了两种MIMO系统的信道容量.     

互耦作用对MIMO系统信道容量的影响

简单概括了无线多输入多输出（MIMO）系统及其信道容量,应用矩量法分析了因互耦作用引起的天线阵各阵元辐射图的变化,进而应用已提出的射线追踪模型分析了一个4.4MIMO系统接收端阵元间距不同时互耦作用对信道容量的影响。仿真结果说明在接收端使用多天线,阵元间距不可能太大的情况下,考虑互耦作用后,在小阵元间距（d=0.4λ）时就可得到较大的信道容量。得出结论在接收端阵元间距较小的情况下,互耦是一个有利的因素,在系统分析和设计时可以有效地加以利用。     

多输入多输出系统信道容量研究

该文研究接收端采用均圆阵天线阵放置空间有限的条件下,存在相关衰落时MIMO系统的信道容量。建立了衰落相关模型,分析了散射角大小及天线数对信道容量的影响,采用随机理论推导了MN的MIMO系统信道容量的闭式解。分析结果表明,MIMO系统信道容量主要由衰落相关矩阵的特征值决定。仿真结果表明,在接收端空间有限的情况下,天线数增大到一定程度时,信道容量达到饱和,再增加天线数,对信道容量的影响很小。     

无线紫外光MIMO通信系统信道容量估算方法

无线紫外光通信系统易受大气散射等因素的影响,导致通信信道容量估算准确率较低。为此,提出一种无线紫外光多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)通信系统信道容量估算方法。根据信道特征,构建无线紫外光MIMO通信系统的信道容量估计模型,获取无线紫外光的单次散射传输特性,利用符号补码式的方法改进空时编码,设定高级检测器中符号的接收能耗,使每个符号保持在标准功率数值范围内,完成通信系统信道检测式编码。根据不同发射角和接收角计算无线紫外光通信的路径损耗比,通过泊松随机分布获得最终通信系统信道容量的估算结果。实验结果表明,所提方法的传输速率可高达8 Mbps,误码率始终低于10^-3 bit/s,估算准确率在90%以上,估计时间低于4 ms,估算效果好,可为通信行业发展提供理论依据。