MIMO系统和无线信道容量研究

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)理论试图在Shannon信道容量公式基础上导出正比于收发信天线数的MIMO无线信道容量(wCC)公式.由于MIMO系统同时使用多根天线发送同频信号,在MIMO的物理信道中会包含多个虚拟独立瑞利衰落信道.因此MIMO理论关于独立瑞利衰落信道的定义在实...     

MIMO系统的信道容量研究

多输入多输出技术能够有效提高信道容量和频谱效率,已成为下一代无线通信系统的关键技术之一。文中首先分析了空时信道的模型,在SVD分解的基础上得出了MIMO系统的信道等效于独立并行信道,即随着天线数目的增加,信道容量线性增长,然后针对高斯广播信道和多址接入信道,讨论了MIMO多天线系统的多维信道容量区域,并且着重分析了两者之间的对偶性关系。     

MIMO信道在巷道中的GBDB模型分析

多输入多输出(MIMO)技术可以有效减弱无线传输多径衰落现象。建立矿井巷道环境下MIMO信道的三维GBDB模型,推导了该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。结果表明,矿井巷道中的空间相关性对MIMO系统容量的影响很大,增加接收端天线数量、增大天线间距可以大幅度提高系统的信道容量。     

MIMO无线通信系统信道容量分析

MIMO技术利用多根天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以有效地提高信道容量,使得高速数据传输成为可能。文章对MIMO系统的信道模型进行了深入的研究,然后对不同天线数情况下的MIMO系统容量问题进行了详细分析。     

FDD Massive MIMO 技术演进方向解析

Massive MIMO技术可以直接通过增加天线数增加系统容量,并利用不同用户间信道的近似正交性降低用户间干扰,实现多用户空分复用. Massive MIMO是传统MIMO技术的扩展和延伸,其特征(集中式Massive MIMO)在于以大规模天线阵的方式集中放置数十根甚至数百根以上天线.Massive MIMO技术可以直接通过增加天线数增加系统容量.     

一种基于无人机MIMO信道的容量分析方法

针对无人机通信环境特点以及多天线系统(Multi-Input Multi-Output,MIMO),建立了具有直射、反射以及散射分量的无人机MIMO三维GBSBCM信道模型,给出了无人机空时频信道相关函数的简要形式;采用信道矩阵分解、信道系数归一化的方法,推导了无人机的MIMO信道相关矩阵的计算方法;根据信道相关矩阵中参数定量分析法,仿真分析了在发射端信道未知条件下的多天线间隔对无人机MIMO信道容量的影响。通过容量的影响分析,对无人机MIMO天线间隔的合理配置具有一定的理论参考价值和实际应用价值。     

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。     

三维粗糙面上的MIMO信道模型

多天线构成的多输入多输出MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）信道是B3G/4G系统的关键技术之一。文章建立下垫三维粗糙面的MIMO信道模型,用基尔霍夫（KA,Kirchhoff approximation）近似随机粗糙面散射的数值计算方法研究下垫粗糙面产生的随机多路径传输对MIMO信道矩阵的影响,并数值地讨论接收、发射天线阵列位置以及下垫粗糙面几何参数对MIMO系统信道容量的影响。结果表明,双站距离大、天线高度低时,下垫随机粗糙面对MIMO信道容量的影响显著。当天线阵元间距小时,下垫粗糙面将显著增大MIMO系统信道容量;当天线间距大时,粗糙面减小MIMO系统信道容量。     

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。     

MIMO-OFDM技术

多进多出(MIMO)系统在发射端和接收端分别设置多副发射天线和接收天线,采用MIMO技术可以提高信道容量和信道可靠性,降低误码率。正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波传输方案,各子载波在整个符号周期上正交,各子载波信号频谱可以互相重叠,子载波正交复用技术大大减少了保护带宽,提高了频带利用率。MIMO-OFDM技术是OFDM与MIMO技术结合形成的一种新技术,该技术是在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集,提高了信号质量。MIMO-OFDM技术将成为下一代移动通信核心技术的解决方案。文中全面介绍了MIMO技术和OFDM技术及两者的结合,分析了实现MIMO-OFDM技术的关键,展望了发展前景。     

MIMO无线传输技术综述

MIMO无线传输技术是通信领域的一项重要技术突破,它能在不增加带宽与功率的情况下成倍地提高无线通信系统的容量和频谱效率,堪称新一代无线通信系统中的关键技术之一,近年来引起了人们的广泛关注与研究兴趣。回顾无线移动通信的发展历程,概述天线分集技术与智能天线技术,剖析MIMO无线传输技术的原理与国内外研究现状:传统单天线系统向多天线系统演进、智能天线向多天线系统演进、MIMO无线传输技术的原理、MIMO系统中的分集与复用、MIMO无线信道建模、MIMO系统中的多天线设计等,为深入认识与进一步研究MIMO无线传输技术奠定基础。     

三维空间MIMO信道接收天线阵列互耦效应及系统容量分析

针对非频率选择性瑞利衰落MIMO(multiple-input multiple-output)信道,建立了接收天线阵列的三维空间信道模型,将MIMO的一般信道建模推广到三维空间域。在建模过程中利用天线阵列在互耦效应下的等效网络模型,推导出三维空间域模型下的互耦相关性的通用表达式,阐明了互耦效应下相关性与无互耦相关性之间的关系。应用通用表达式分析了当接收端为不同的天线阵列结构时,入射信号的中心到达角和角度扩展分别对于在互耦效应下信道容量的影响。分析结果验证了不同的角度扩展对于互耦相关性的影响,揭示了在互耦效应下影响系统容量的主要因素为入射信号的平均中心到达角。     

天线互耦对MIMO无线信道性能的影响

基于多天线系统等效网络模型,导出通用耦合系数矩阵,进一步推导天线单元平均接收功率以及空域相关系数的解析式,分析互耦对平均接收功率以及互耦与平均到达角对MIMO无线信道空域相关性及其容量的影响,并给出互耦无影响与天线单元功率平衡以及互耦解相关的条件,最后给出一些数值结果以指导MIMO多天线设计.     

室内MIMO无线信道模型和信道容量研究

本文从工程的实际出发,首先提出一种修正的室内MIMO无线信道模型,该模型有效地修正先前室内MIMO无线信道模型的不足,具有明显吻合室内实际通信环境的特点,然后分析天线方向性以及天线单元间的互耦对室内MIMO无线信道容量的影响.数值模拟验证了这种影响,并得到在一定条件下互耦导致的天线方向图畸变产生角度分集,提高信道容量,互耦对空域相关性无影响的条件以及室内丰富的多径使天线方向性对信道容量的影响不明显等结论.最后,实验也证实理论分析.     

Application of MIMO technology in wideband millimeter range wireless communications systems

A concept of using MIMO technology in millimeter range wireless communications systems with orthogonal frequency division multiplexing is considered. The concept is based on dividing transmitting and receiving multi-element antenna arrays into separate sub-arrays with analogue radiation pattern shaping and on using two most powerful space sub-channels for information transmission. Sequence and structure of transmitted packets between transceivers are suggested that allow for obtaining information on communications channel based on additional training sequences without feedback channel. Modeling results of communications system’s operation in conditions of multipath frequency-selective fading channel are presented.     

基于MIMO系统的天线选择

多天线MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统利用多个收、发天线有效地改善无线通信系统性能，提高系统容量，增强系统可靠性。然而，由于使用多天线同时收发，这要求发射机和接收机使用与天线一样多的射频链路，增加了系统成本和复杂度。使用天线选择技术可以降低系统成本和复杂度，同时保留MIMO系统的优越性能。文中首先介绍了MIMO系统的实现方式，然后讨论天线选择的方法及性能，最后提出天线选择技术还存在的问题，并得出相关的结论。     

TD-SCDMA HSPA+中的单双流MIMO技术的研究

多输入多输出(MIMO)技术是近年来移动通信的热门研究领域,它的特征在于无线发射机和接收机都引入了多根天线.MIMO技术除了通过空间分集方式获得容量的提升外,还可以通过空间复用方式,利用不同天线信道的独立性建立多个空间子信道来提高容量.但是,无论是基于空间分集的单流模式还是基于空间复用的双流模式,单独在TD-SCDMA...     

一种分布式多入多出(MIMO)信道的容量研究

分布式MIMO系统结合了点对点MIMO信道与分布式天线系统两者的特点，能改善链路的质量，提高覆盖面积。本文提出了一种包含路径损耗、阴影衰落与小尺度衰落的分布式MIMO信道模型，分析推导了采用该模型时的分布式MIMO信道容量。通过计算机仿真，研究分析了阴影衰落、Rice信道因子K等因素对分布式MIMO上行信道容量的影响，得出了分布式MIMO信道容量空间分布的特点。     

基于天线选择的低秩信道MIMO系统容量研究

最近的研究表明,在衰落信道多天线MIMO系统的容量随发射天线数线性增加.而对于低散射环境,即使信号经历独立的衰落,信道秩的降低也会严重影响系统容量的增加.对于这种低秩环境,选择天线发射或接收可以有效地降低系统的成本.本文研究了天线选择对低秩信道MIMO系统容量的影响.仿真结果表明,对不同的信道条件,适当选择天线发射不仅可以增加信道容量,而且可以降低系统的复杂度和射频成本.适当选择天线接收,在不严重降低系统容量的前提下,也达到了降低系统成本的目的.     

Measured MIMO Capacity and Diversity Gain With Spatial and Polar Arrays in Ultrawideband Channels

This paper experimentally investigates the performance of multiple-input multiple-output (MIMO) systems in indoor ultrawideband (UWB) channels. The improvement in robustness and information rate due to spatial and polar antenna arrays is evaluated. The subchannel correlation, power gains of supported eigenmodes, and branch power ratios are analyzed. The polar arrays are found to experience lower correlation than that of spatial arrays. SNR gains of up to 3 and 5 dB are reported with 1times2 and 1times3 spatial arrays, respectively; the latter is shown to double the coverage range. The mutual information capacity is found to scale almost linearly with the MIMO array size, with very low variance. It is confirmed that the device compactness achieved by the polar array comes with only a small penalty in the achievable capacity and SNR gain compared to the spatial array. The multiple-antenna UWB techniques explored in this paper offer the potential for high-data-rate, robust communications.