互耦效应对双散射MIMO系统信道容量影响研究

多入多出(MIMO)传输技术是第四代移动通信系统的关键技术之一,而小尺寸间隔下天线阵元间的互耦效应则是有可能影响MIMO系统性能的一个重要因素。文中首先研究分析了一种接近实际电波传输环境的、收发端皆存在散射体的双散射MIMO信道传输模型,然后将天线互耦效应引入此MIMO传输系统;接下来通过建立多天线系统等效互耦效应网络模型,推导了互耦效应影响下空间相关系数和信道容量表达式;最后通过计算机仿真研究了双散射环境下天线阵元互耦对MIMO系统信道容量的影响。仿真实验表明:双散射环境下,互耦效应将降低MIMO系统信道容量。     

互耦效应对超大规模MIMO天线系统信道容量的影响

超大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天线系统是6G的关键技术,由于天线单元间距很小,多个天线单元的互耦效应是影响其性能的因素之一。建立了基于石墨烯基贴片天线阵列-子阵列架构的超大规模MIMO天线系统,推导出了互耦效应影响下的信道容量表达式。通过电磁场数值计算仿真了超大规模MIMO天线系统的信道容量,结果表明,在不考虑互耦效应时,超大规模MIMO天线系统的信道容量与子阵列天线单元数、子阵列数以及发射机功率正相关;在互耦效应的影响下,系统的信道容量降低,互耦效应的强弱与子阵列天线单元的间距有关,天线单元间间距越小,相邻天线间的互耦效应越明显,系统的信道容量越小。该仿真结果可以为6G中超大规模MIMO天线系统的设计提供参考。     

MIMO系统中互耦影响分析

文章简要概括了MIMO系统及其信道容量，并基于矩量法重点分析了MIMO系统中天线阵元间的互耦作用对每个天线阵元辐射方向图的影响。结果表明互耦能使每个天线阵元的方向图发生畸变，所以在应用射线追踪法构建MIMO系统的信道矩阵时必须考虑互耦的影响以提高计算精度。     

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.     

互耦对微带阵列天线特性影响的分析

运用贴片表面电流模型及其分层介质中的并矢格林函数研究了互耦对微带阵列天线特性的影响。其结果包括阵列单元的输入阻抗、空间波辐射效率、方向性系数和辐射方向图等。     

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。     

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。     

双散射环境下互耦对多入多出系统容量的影响

研究了双散射环境下互耦效应对多入多出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)系统容量的影响. 在建立多天线系统等效互耦效应网络模型的基础上,推导了互耦效应影响下的空间相关系数和信道容量表达式,仿真了双散射环境下天线阵元互耦对MIMO系统信道容量的影响.     

三维空间多天线相关性及互耦影响研究

针对三维传播环境下多天线系统空域相关性评估问题,首先将达波信号二维角度谱建模为更为通用的von Mises-Fisher（vMF）分布,并推导了不同阵列流型天线空域相关系数的解析式和近似表达式;然后分析互耦机理及其对接收信号矢量的影响,据此推导了互耦效应下天线空域相关性的闭式表达式,并给出了存在互耦的相关性与无互耦相关性之间的内在关系.仿真结果表明,本文推导的天线相关性表达式与数值计算结果非常吻合.另外,小角度扩展时,考虑互耦效应的天线空域相关曲线围绕着无互耦时的相关性曲线上下波动,且面型阵列具有更好的抗互耦能力.     

阵列天线互耦补偿技术研究

分析阵列天线的互耦机理,利用电磁散射理论研究阵列天线的散射特性,得到阵列天线的散射矩阵,并根据散射矩阵中的实际物理意义,将矩阵进行分解,推导出阵列天线的互耦补偿公式,避免了复杂的计算,并在实际测试数据的基础上,利用提出的算法进行互耦补偿,验证了该算法的有效性。     

天线耦合和极化对空分复用MIMO系统误码性能的影响

文章目的在于研究天线的互耦、匹配和极化特性对于基于空分复用的分层结构空时编码多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统误码性能的影响。采用了基于电路网络参数的信号分析模型,精确描述了匹配/未匹配天线阵列的发射、接收特性,接着使用蒙特卡罗分析方法对空分复用MIMO系统的误码性能进行了分析,包括匹配/未匹配线性阵列和极化分集阵列,并且讨论了极化失配特性对误码性能的影响。结果表明,匹配网络的应用能够有效地降低空分复用MIMO系统的误码率;同时极化分集天线的应用能够降低耦合和极化失配的影响,降低系统的误码率。     

测向天线阵互耦效应分析

天线阵元间的互耦效应将导致天线阵列的电参数和方向性的改变,从而影响测向系统的性能。针对天线阵列各单元之间的互耦现象,提出了利用矩量法精确分析天线阵列各单元上的电流分布,进一步通过互阻抗网络计算法求出测向天线单元的实际激励电压的幅度和相位,进而得到天线的辐射和接收特性。对实际的均匀直线阵列超分辨测向系统中的互耦效应进行了分析,给出了仿真结果,验证了互耦效应对测向性能的影响。     

多用户MIMO系统中基于不完全信道状态信息和天线选择的性能研究

本文研究了基于不完全信道信息和天线选择的多用户MIMO系统下行链路性能。通过系统建模和性能分析,利用数学变换和条件概率密度函数,推导了有着不完全反馈信息时的系统误比特率(BER)准确表达式。该式可有效评估反馈时延对系统性能的影响,且包含了基于完全反馈信息的系统BER公式作为其特殊情况。为简化准确表达式中的积分计算,还利用互补误差函数的近似值推导了系统BER的近似表达式,可得到较为简单的闭式表达式。计算机仿真结果表明:所给的准确及近似理论分析可与仿真结果取得较好的一致;且当归一化时延低于0.01时,系统性能较之完全信道信息情况仅有轻微的下降。     

天线匹配对莱斯信道下紧凑MIMO系统性能的影响

深入研究了存在天线互耦和空间相关时,天线匹配网络对莱斯信道下多输入多输出MIMO系统性能的影响,建立了包含相关莱斯信道、天线互耦和匹配网络的(MIMO)系统模型.通过仿真分析了匹配阻抗、天线互耦、空间相关性以及信道衰落环境对包络相关性和信道容量的影响.实验结果表明:莱斯信道下匹配阻抗对MIMO系统的影响与瑞利信道情况下有所不同,适当地选择天线匹配阻抗可以改善MIMO系统的性能.     

Effect of Signal and Noise Mutual Coupling on MIMO Channel Capacity

In this paper we analyze the impact of mutual coupling on MIMO channel capacity, considering its effect on both signal and thermal noise. We calculate noise correlation matrix in the multi-antenna system with closely spaced antenna by applying Nyquist’s thermal noise theorem. Then, we employ the noise correlation matrix in the channel capacity formula, which enables the identification of thermal noise correlation contribution on the MIMO channel capacity. In addition, we examine the variations in the mean branch signal-to-noise ratios (SNR) due to the noise correlation. Our simulation results corroborate the theoretical analysis that mean and outage MIMO channel capacity is underestimated if noise correlation due to mutual coupling effect is not accounted for.     

超宽带MIMO印刷单极子天线的设计

为了适应UWB系统对天线小型化的需求,设计了一款紧凑型UWB-MIMO天线,天线尺寸仅为23 mm×31 mm×1.6 mm。通过引入阶梯状结构,极大改善了天线带宽。测试结果显示所设计的UWB-MIMO天线的阻抗带宽为2.9～28 GHz,带宽比为9.6∶1。整个频段内互耦程度小于-15 d B,中高频段小于-20 d B,很好地满足了UWB系统对MIMO天线带宽和互耦程度的要求。在此基础上,对地板进行改造,实现了天线的双陷波特性。     

MIMO系统空时特征波束性能分析

针对结合了发射与接收分集技术和空时编码技术的MIM0无线通信系统误比特率性能问题,提出了一种利用信道矩阵的最大奇异值平方的概率密度函数（pdf）,来推导相干接收条件下,基于M-PAM和M-QAM调制的MIM0系统最大比合并精确误比特率显式表达式的方法。以该误比特率表达式为依据,分析了天线数目为可配置资源条件下,发射天线和接收天线的不同配置方案对系统性能的影响。通过计算机的蒙特卡洛仿真验证了理论分析结论。     

多入多出系统测向精度与空域相关分析

分析了多人多出系统测向精度问题.提出了天线接收端利用圆形天线阵的布阵形式.精度分析是在该阵列形状下进行的.理论上分析了天线阵列形式与角度估计之间的关系.并在此条件下,分析了影响角度估计精度的各个参数.在此基础上推导了角度估计精度公式,通过计算机仿真进行验证.并将该种阵列形式与常规的阵列进行了对比,为以后多入多出天线系统的构建提供了一定的参考参数.以及在对 MIMO 系统性能进行评估时,影响评估参数的影响因子.