匙孑L效应及其对MIMO信道容量的影响

摘要：MIMO系统的提出是为了进一步提高无线通信系统容量，它可以在不用增加系统带宽的情况下改善系统性能，从而有效地提高数据速率。文章研究了天线间的相关性对MIMO信道容量的影响，并对匙孔效应进行了分析，最后，探讨了其对MIMO信道矩阵和信道容量的影响。     

天线方向性对MIMO系统信道容量影响

探讨三维空间散射环境中, Kronecker信道模型下天线方向性对空间衰落相关性和信噪比的影响,仿真研究均匀圆阵、线阵、矩形阵的多输入多输出系统信道容量. 首次综合性给出天线方向性对信道容量的影响,即当定向天线主瓣对准来波时,定向天线方向性引起的信噪比增加超过了其相关系数对容量的负面影响,从而使信道容量整体优于全向天线. 天线单元方向性越强,信道容量越大.     

天线互耦对室内MIMO无线信道容量的影响

考虑多天线间互耦,建立了多天线系统等效网络模型,导出通用耦合系数矩阵。应用互耦补偿方法拓展了室内多输入多输出(MIMO)无线衰落信道模型的研究,数值分析了天线单元间的互耦对室内MIMO无线信道容量的影响。验证互耦对空域相关性无影响的条件,计及互耦要比不计互耦对信道容量的影响要大,但互耦导致的天线方向图畸变可能产生角度分集的效果,从而降低信道的相关性并提高信道容量。     

影响MIMO系统信道容量性能的主要因素研究

为了研究多天线系统的信道容量特性,从信息论角度对使用多个发射和接收天线的多输入多输出(MIMO)系统的信道容量进行了理论推导,通过建立MIMO系统模型,分析了频率选择性衰落信道下的MIMO系统信道容量,重点探讨了信道相关性、天线距离以及Rician K-因子等因素对MIMO系统容量的影响,运用信息论理论对其进行了量化的分析,并通过计算机仿真进一步验证了结论。     

CSI对MIMO系统容量影响的仿真与分析

在给出已知信道状态信息（CSI）和未知CSI这2种状况的多输入多输出（MIMO）系统容量的前提下,对MIMO系统容量的互补累计分布函数（CCDF）、遍历容量（ergodic capacity）、中断容量（outage capacity）以及MIMO信道相关情况下的容量进行仿真。仿真结果表明：小信噪比情况下,CSI对MIMO系统容量有着很大的影响,信噪比为0 dB时,对于8发8收MIMO系统,已知CSI可以获得3 b/s/Hz容量增益;在大信噪比的情况下,CSI对MIMO系统容量是一个多余的信息。     

CSI对天线相关MIMO系统容量影响的仿真分析

研究了在无线MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统中,天线相关时,发射端已知信道状态信息(CSI)和未知CSI两种情况对系统容量的影响。建立了天线相关MIMO系统模型,给出了相关系数并推导了相关信道容量的表达式,用Monte Carlo方法仿真了天线角度扩展为均匀分布时,信道状态信息与系统容量之间的关系。     

MIMO信道容量公式及其渐近界

研究了当发射机未知而接收机已知信道状态信息时,独立同分布的多入多出（MIMO）平坦瑞利衰落信道的各态历经信道容量。首先,利用Wishart矩阵的特征值分布,导出了一个简单闭合的MIMO信道容量公式;然后基于此公式,得到了MIMO信道容量在高信噪比时的渐近界,解析地反映了随着信噪比的逐渐增加,MIMO信道容量与信噪比（以dB为单位）和收发天线数目的最小值呈渐近的线性关系;最后,计算机仿真验证了所提出的MIMO信道容量公式及其渐近界的正确性。     

分布式无线通信系统的MIMO信道容量研究

综合考虑路径损耗、阴影及Rayleigh衰落的影响,给出了分布式无线通信系统(DWCS)的线性时不变多入多出(MIMO)信道模型,分析了对应于不同功率分配方案的DWCS信道容量,并通过MonteCarlo仿真考察了均匀分布天线结构DWCS及传统蜂窝结构集中式天线系统(CAS)的MIMO信道容量随不同信道参数的变化.数值结果表明,DWCS中采用分布式天线和引入虚拟小区能在一定程度上克服存在于传统CAS中的远近效应和集中阴影效应,并能充分利用不同天线支路之间各自独立的不同信道衰落同时获取大尺度分集增益和更有效的小尺度分集增益,因而具有更大的容量优势.     

确定性MIMO信道在不同功率条件下的容量分析

对MIMO信道容量进行分析研究有助于未来4G网络的组建与优化.在假设信道系数不变的前提下,分别推导了发射端天线在等功率分配方案、波束成型条件及注水功率情况下的MI-MO信道容量.对以上三种功率分配方案在同一环境下通过计算机仿真进行了比较:在不额外增加发射功率的情况下,注水算法是最优的,但其运算复杂度较高;等功率分配方案信道容量在大信噪比的条件下比较理想.波束成型方案在低信噪比时接近最优情况.     

基于Y型阵MIMO天线互耦效应及信道容量

针对多输入多输出(MIMO)天线阵列在阵元间距较小及平均波达角较大时信道容量会急剧下降的问题,提出了基于Y型阵列结构的MIMO接收天线模型.利用天线阵列互耦效应等效网络模型,导出Y型阵模型的信道相关性和互耦相关性的闭合表达式,阐明了其阵列互耦效应下信道相关性与无互耦相关性之间的关系.分析了入射信号的中心到达角和角度扩展分别对互耦效应下Y型阵MIMO信道容量的影响.与均匀圆型天线阵列性能比较结果表明,Y型MIMO天线阵列能充分利用其空间结构,具有稳定的信道容量,且信道容量优于均匀圆型天线阵列,能有效地改善阵列互耦效应,提高系统性能.     

矿井巷道的MIMO信道几何模型及其信道容量分析

多输入多输出(MIMO)技术可以有效提高各种无线衰落信道的信道容量.通过建立矿井巷道环境下MIMO信道的几何模型,推导了该信道模型的空时相关函数,并对矿井下MIMO信道容量进行了数值仿真.仿真结果表明:矿井巷道中空间相关性对MIMO系统容量的影响很大,增加接收端天线数量、增大天线间距和采用自适应功率分配策略可以提高矿井巷道中MIMO系统的信道容量.     

MIMO技术在新一代无线移动通信网中的应用

随着第三代移动通信的实际应用,新一代无线移动通信网方面的研究正在深入地展开。针对当前多输入多输出(MIMO)系统的研究热点及其在新一代无线移动通信系统中的应用,从理论研究和实际应用方面分别指出了当前MIMO(多输入多输出)系统研究中亟待解决的问题。     

信道相关性对多入多出系统性能的影响

通过仿真研究了信道相关性对多入多出系统性能的影响，结果表明，在使用多入多出天线的平坦衰落信道中，影响性能的关键因素是天线位置与本地散射体分布的不同引起的相关性变化。     

水声MIMO信道模型和容量分析

水声通信系统对数据率的更高要求提出了水声信道容量限的问题。信息理论的研究表明,采用多输入多输出(MIMO)结构具有改善信道容量的潜力。文章对MIMO水声信道模型及信道容量进行了研究。借助于瑞利衰落统计模型和射线模型,建立了时变的MIMO水声信道模型,分析了多径时延以及发射、接收阵元数对时变水声信道容量的影响。文中还基于湖试信道测量数据,给出了信道的功率延迟线和不同信道的中断容量结果。仿真和测量的结果表明,相比单输入单输出(SISO)信道,MIMO水声信道可以获得明显的容量改善;而且相比平坦衰落信道,多径MIMO水声信道可以获得更大的容量增益。     

衰落信道下的多天线最佳信道容量研究

在多天线高斯信道最佳容量的基础上,推导出在Nakagami和Weibull衰落下,采用分集技术的最佳信道容量的数学表达式。数值模拟表明信道容量与衰落程度和分集的性能有关。对于相同的平均信噪比,两种衰落信道容量随衰落程度的增大而增大,衰落程度对Weibull衰落信道容量的影响较大。对于相同的衰落程度,在平均信噪比相同的情况下,采用选择性分集比未采用选择性分集得到信道的最佳容量大。并得到了采用切换合并分集技术Weibull衰落信道下的最佳切换门限。     

异构与同构协同中继信道容量分析

针对异构协同中继信道的特点,提出了上、下行的异构协同中继信道模型。异构协同中继信道与之前研究的同构协同中继信道存在着不同。从理论上对异构协同中继信道的容量进行了分析,并与同构协同中继信道进行了比较,以说明2种不同中继信道的优缺点以及各自适用的场景。用数值例子详细说明中继、基站和移动台之间功率的分配以及中继的位置对协同中继信道的容量所产生的影响,进一步分析了同构和异构上、下行中继协同信道的异同和在容量上的差异。