具有空间宽带效应的毫米波3D MIMO信道估计

在现有的大规模三维多输入多输出（3D MIMO）系统中,相邻天线间的距离可能非常大,这往往会导致电磁波穿过阵列孔径时出现物理传播延迟,被称为空间宽带效应。而大多数学者在研究信道估计时为方便通常会忽略它,仅仅有学者研究雷达系统时提到了空间宽带效应。而去年有学者将其引入到了2D MIMO毫米波系统中,本文在此基础上将其扩展到了毫米波大规模3D MIMO系统中,基于平面天线阵列的水平角和垂直角设计了一种新的信道模型,并提出了一种信道估计算法,仿真结果表明其具有良好的信道估计性能。      

宽带车辆到车辆MIMO通信系统性能研究

基于二维（Two-Dimensional,2D）双环和三维（Three-Dimensional,3D）双圆柱体散射模型,在视距（Line-of-Sight,LOS）和非视距（Non-Line-of-Sight,NLOS）场景下,利用宽带2D和3D几何散射模型开展信道仿真,基于实现的MIMO信道矩阵,结合空-频区块编码（Space-Frequency Block Coding,SFBC）和正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术,研究了收发终端的移动速度、天线阵元间隔等对宽带车辆到车辆（Vehicle-to-Vehicle,V2V）多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）通信系统误码率（Bit Error Rate,BER）和信道容量的影响.结果表明:随着收发终端移动速度增大,信号衰减加快,宽带MIMO V2V通信系统的BER增大;随着收发端天线阵元间隔的增大,MIMO信道的相关性减小,通信系统的BER减小,MIMO信道的信道容量增大.文中研究方法和结论将对V2V MIMO系统性能分析有一定的指导意义.     

3G LTE空间信道模型的三维修正及容量分析

空间信道模型SCM(Spatial Channel Model)是3GPP用于LTE系统仿真的MIMO二维信道模型。本文在SCM模型的基础上,综合考虑基站端和移动台端电波的离开角和到达角的三维特性,给出了三维MIMO信道模型的信道参数描述,提升了信道建模的准确度,并推导出该信道模型下包含极化特性的MIMO信道系数表达式。同时探究了天线间距、水平角扩展、俯仰角扩展等对MIMO信道空时相关性的影响。研究结果显示,随着俯仰角扩展从0°到60°增大,散射环境越来越强,信号在空间的色散度越高,不同天线单元接收到的信号之间的相关性越小,信道容量将会越大。     

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。     

3D MIMO系统下水平和垂直维联合预编码的研究

第五代(5G)移动通信网络将会在很大程度上提高无线通信的速率。由于多入多出系统(MIMO)能够满足5G网络中对信息速率越来越高的要求,现在正受到广泛的关注。然而,传统意义的二维(2D)MIMO技术仅仅能控制水平维的波束。为了满足5G的需求,需要引入能同时考虑水平维和垂直维波束的三维(3D)MIMO技术。本文基于3D MIMO信道模型,在分析3D MIMO信道相关性的基础上,针对发射相关和接收相关矩阵在水平维和垂直维的分解,提出了一种利用3D MIMO信道相关性的有限反馈预编码方案。并在此基础上,结合2D MIMO信道下的DFT码本和Grassmannian码本,提出了两种新的3D MIMO信道下的码本。实验结果表明,提出的3D MIMO预编码方案整体性能优于传统2D MIMO和现有的3D MIMO预编码方案。在3D MIMO系统中,由于可以动态调节天线的下倾角,故充分发掘了空间三维自由度。3D MIMO预编码技术减小小区间干扰,增加了系统容量,有效地提高了整个通信系统的性能。      

基于阵列流形分离的多输入多输出信道模型

基于三维阵列流形分离技术,建立了一种天线独立的随机多输入多输出(MIMO)信道模型。将天线阵列的导向矢量进行球谐基函数展开,实现了天线阵列和无线传播环境的分离。对分离出的无线传播环境部分单独进行基于空间相关性的统计建模,得到了一种天线独立的解析MIMO信道模型。所建模型可方便用于MI-MO系统性能评估与分析设计。以圆柱阵列和球阵列为例,仿真验证了新模型的正确性和有效性。     

一种新的MIMO信道模型

实际无线通信环境中发送天线之间以及接收天线之间存在相关性.针对以上特点,从多径MIMO信道的特性出发,首先建立发射天线相关系数矩阵和接收天线相关系数矩阵,并将它们引入无线信道的莱斯MIMO信道模型中.最后通过分析LOS MIMO信道相关模型和瑞利衰落MIMO信道相关模型,给出了具体的建模步骤.仿真结果表明采用本文方法产生的信道模型的MIMO系统误码率更低,从而验证了该信道模型能够较好地模拟MIMO系统的空间信道.     

三维MIMO信道物理模型的统计特征

提出以散射矩阵来概括并简化电波传播过程中散射体对电磁波的影响,并对传统的距离分集和极化分集多入多出（MIMO）信道模型进行扩展,建立了一种可以应用于各种分集情况的三维通用MIMO物理信道模型。再以此模型为基础,对三维环境中的MIMO信道统计特征进行了研究,推导出任意情况下交叉极化鉴别度（XPD）和子信道间相关性的计算方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明从文中所提出信道模型提取得到的统计特征与理论分析的结果是相符的。     

空间相关MIMO信道天线选择系统闭合容量式

在空间瑞利相关信道下,笔者推导了混合选择/多输入多输出系统(H-S/MIMO)信道容量的精确表达式。以2发送天线和2/3接收天线的MIMO系统为模型,使用MATLAB对该系统进行了仿真。结果表明,理论分析与仿真曲线相吻合,进一步说明文中理论分析的正确性。     

协作空分复用CSM系统中的信道估计算法研究

文章就当前MIMO应用过程中终端多天线受限制问题,阐述了单天线终端协作与基站组成虚拟MIMO多天线阵列——基于OFDMA的CSM协作空分复用系统结构。同时,提出对OFDMA系统中时频二维的资源进行分“块”独立进行信道估计,简化了OFDMA系统信道估计模型的复杂度。然后从应用的角度对比分析了基于OFDMA的CSM系统的信道估计算法LS和MMSE两种算法性能与优缺点。通过在PB3信道模型中仿真,得出适用于慢变信道的平滑滤波后的LS信道估计算法。     

MIMO—OFDM低延迟信道估计改进算法

为了克服多输入多输出正交频分复用（MIMO—OFDM）移动系统中采用空间复用技术的下行链路性能出现衰退现象,提出一种信道估计改进算法。它根据信道状态并通过一个决策指导方案为4×4 MIMO系统提供大约4bit／s／Hz的数据。通过使用LDPC短码,在LDPC译码器输出端采用MIMO—OFDM符号重建方法,达到提高估计精度的目的。在3GPP MIMO空间信道模型下进行了仿真验证,结果表明指定速率下的估计精度得到改善。     

空时频MIMO信道建模与实现

该文根据角度功率谱、多普勒谱、功率时延谱及收发两端天线的结构,建立了一种多抽头的宽带MIMO信道模型。在建模过程中提出了一种改进的成形滤波器法,通过加入随机相移来消除各条路径的相关性,从而能够更好地仿真出独立的衰落信道。利用Matlab软件,创建了一个无线MIMO信道仿真平台,并针对3GPP标准MIMO信道模型进行了仿真。仿真结果表明用该文方法产生的信道特性与理论结果十分接近,从而验证了改进信道模型能够较好地模拟MIMO系统的空间信道。     

快时变OFDM系统中非采样间隔信道的信道估计

摘要：在快时变环境下的OFDM（orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用）系统中,针对非采样间隔信道CIR（channel impulse response,信道冲击响应）能量泄漏和ICI（inter-carrier interference,子载波间干扰）的问题,提出了一种基于分数抽头信道近似的复指数基扩展联合反馈离散傅里叶变换信道估计算法。该算法首先根据基于分数抽头信道近似的复指数基扩展模型计算信道参数,再根据该信道参数计算出快时变环境下OFDM系统的ICI系数,然后将初次消除ICI的信号作为反馈进行离散傅里叶变换,进一步消除噪声和ICI。该算法在一定程度上抑制了CIR能量泄漏,消除了ICI和噪声,有效地近似了实际信道。仿真结果表明,该算法在误比特率和信道均方误差方面均有明显提高。     

Modeling and simulating the time‐varying movement in MIMO downlink by integrating ADS with Matlab

Communication systems and radar systems generally face problems caused by time‐varying motion, especially in the case of complex radio wave propagation in cities. Therefore, it is necessary to establish a suitable channel model to simulate the system to deal with these problems. This paper refers to the MIMO space‐time channel model in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) technical standard and proposes a method for modeling and simulating time‐varying motion in a MIMO downlink system according to the characteristics of the wireless channel and the transmission mode. The transmission function in MIMO downlink is derived to calculate the different Doppler frequency shift in the model based on 3GPP. By integrating ADS with Matlab software, environmental parameters and correlation coefficients can be manually set to simulate the downlink. During the simulation process, different modulation model bandwidths and channel conditions are set, and the configuration of the antenna parameters changes accordingly. Finally, the differences of simulation results are analyzed.     

信道估计误差对MIMO系统信道容量的影响研究

为了分析信道估计误差对信道容量的影响,结合MIMO系统接收端信道估计误差的特点,重新构建了MIMO信道的统计模型。利用Wishart分布的性质,推导了当MIMO信道矩阵满秩时,仅接收端已知信道CSI情况下系统信道容量的下限。仿真结果表明,MIMO系统信道容量对信道估计误差比较敏感。     

适合频率选择性MIMO信道的FIR预编码器

改善频率选择性多输入多输出(MIMO)系统的信道容量,具有重要的理论和现实意义。基于最大信道容量准则,提出一种适合MIMO频率选择性衰落信道的预编码新方法。该方法将预编码器建模为一个有限冲击响应(FIR)滤波器,利用秩松弛将原非凸优化问题转换成为半定规划(SDP)问题,并结合特征值分解设计预编码器。仿真实验结果和分析表明,相对于扩展均匀信道分解(EUCD)等其它现有算法,该算法仅需较少的滤波器阶数即可显著提升系统的信道容量,具有较低的实现复杂度。     

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.     

5G毫米波QuaDRiGa平台信道仿真与验证研究

第五代（5th-Generation,5G）移动通信对毫米波信道模型提出了更高的要求,如支持三维（three-Dimensional,3D）多入多出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）、有良好的空时连续性和时间演进特性及毫米波段仿真能力等.第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project,3GPP）,推荐准确定性无线信道产生器（Quasi-Deterministic Radio Channel Generator,QuaDRiGa）为5G首选仿真平台,但目前尚无开展QuaDRiGa仿真平台在毫米波段的仿真验证成果.本文基于26 GHz的毫米波段室外微蜂窝场景下的视距与非视距实测数据,在大尺度信道参数统计和时间演进特性两方面开展了对QuaDRiGa平台的仿真验证.结果表明,QuaDRiGa仿真结果与实测数据能够很好地吻合,验证了QuaDRiGa仿真模型在毫米波段的适用性.