MIMO无线通信系统中信道容量分析

MIMO技术通过在无线通信系统的发射端和接收端同时使用多副天线进行数据收发,提供了丰富的复用增益和分集增益,可以在不占用额外带宽和功率的前提下,极大地提高系统的容量和可靠性,缓解了人们日益增长的通信需求和有限的无线资源之间的矛盾,成为未来无线通信的关键技术之一。     

时变MIMO信道容量的估算

本文由MIMO无线通信信道容量的表达式,给出一种估算式。通过数值仿真对估算值与精确值进行比较,进行误差分析,得出估算值是较精确的,可用估算表达式可靠地预测MIMO信道的容量。     

MIMO的研究与仿真

为了更好的利用MIMO技术,必须对MIMO信道的特性进行研究,建立适合于多天线系统的仿真模型。本文给出了一个完整的MIMO信道的仿真模型,并给出了相关的仿真算法。     

无线MIMO 系统信道容量分析

本文先对MIMO 系统进行了简单介绍,并推导出其容量计算公式,随后对比分析了SISO、MISO、SIMO、MIMO 等各自的特点,并将研究的焦点放到信道相关性对系统容量的作用方面。在理论分析之后,借助Matlab 对整个实验进行 模拟,并得出如下结论：如果无线间距不断增加,而角度的拓展却不断较少,那么平均到达角和阵列之间的垂直性就越强,那么 信道相关度会大大降低,使得容量增加。从相关性角度,相关系数较小（小于0.3）时,对容量影响不大,当其较大（大于0.7）时, 信道容量明显降低。     

MIMO中继信道容量分析

对MIMO中继信道容量做了分析,首先推导了固定信道下的MIMO中继信道容量,然后,给出了瑞利衰落情况下的MIMO中继信道容量的上界和下界。并将容量界推广到了有偏信道的情况,给出了有偏MIMO中继信道的容量上界和下界。     

空域相关MIMO信道容量的研究

研究了在空域相关条件下MIMO通信系统的信道容量问题,利用Wishart矩阵的联合特征值概率密度函数显式给出了平坦性瑞利衰落信道的各态历经容量的可计算公式,利用Matlab所进行的数值计算表明：与已有的蒙特卡洛方法相比,公式提高了计算速度。数值计算结果还进一步表明了影响空间相关性的天线间距、来波角度和角度扩展这三个参数与信道容量之间的关系。     

成像MIMO通信中信道容量研究

成像MIMO是实现高速、远距离可见光通信的新型方式。由不完美对焦或镜头抖动造成的成像模糊会大大降低成像质量、产生空间码间串扰(SISI),进而影响通信效率。建立了基于成像MIMO的通信模型,对成像MIMO通信系统中的噪声和信道容量进行了分析,得出了该模型下的信道容量和信噪比与收发端距离、接收单元数量的关系,分析了SISI对信噪比和信道容量的影响。此外,为减小SISI对信道容量的影响,对接收阵列单元进行了优化,得到了使信道容量达到最佳的接收单元数量和尺寸。     

基于Matlab的MIMO-OFDM系统信道容量的研究

随着通信技术的发展,用户对更高的系统信道容量的需求日益提高。本文研究了一种频率选择性环境中MIMO-OFDM技术来实现高的频谱效率,从而提高系统容量。本文研究了系统信道容量的特性,并且运用Matlab仿真工具分析了MIMO-OFDM选择性衰落径数对信道容量的影响。研究结果表明,MIMO-OFDM技术可以极大的提高通信系统的容量。因此在宽带无线接入领域,MIMO与OFDM技术相结合的MIMO-OFDM技术已成为一种关键技术和发展趋势。     

高铁环境多普勒频移对MIMO信道容量的影响

列车的空间位置和移动速度对多输入多输出（MIMO）通信系统的性能有很大影响。研究高速列车地面典型场景MIMO两径信道容量,发现受多普勒效应影响,信道元素有额外相移。在高速运动中多普勒相位累积可以部分提高MIMO系统的信道容量。仿真结果表明多普勒相位累积后MIMO的信道容量提升比较明显,从信道矩阵条件数的角度也证明了信道容量可以提升。这项研究可为高铁中的5G通信提供参考。     

MIMO系统的信道容量分析

本文详细推导了MIMO系统信道容量的表达式,分析了MIMO系统是如何利用多径来提高频谱利用率,并说明当天线数目很大时,信道容量随收发端最小天线数目的增大而线性增大。最后对MIMO与AWGN、SISO、SIMO的信道容量进行了仿真比较。     

基于MIMO的对流层散射通信信道损耗研究

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)场景下的对流层散射通信信道损耗进行了研究。在设计远距离MIMO通信系统时,链路损耗估计是其中的关键技术,而现有技术在损耗估计时都忽略了波束与散射体碰撞时的能量损耗。根据湍流非相干散射理论,首先将对流层建模为多条可微的曲线,从而与发射和接收天线阵列构成曲边梯形,根据此信道几何模型,计算入射角、反射角和散射角的角度关系;其次,建立了电磁波束射入散射体后散射波在散射体表面的能量分布模型;最后,根据波束传输距离,量化散射信道的损耗,推导得到基于MIMO对流层散射信道的衰落系数和信道矩阵。将仿真计算结果与实际数据进行对比,验证了所提模型在链路损耗估计问题上的有效性和准确性,同时根据仿真结果对接收天线的仰角设计提出了建议。     

基于叠加训练序列的MIMO信道估计算法

针对提高无线信道的传输性能,提出了改进的基于叠加训练序列的MIMO信道估计算法。利用训练序列与信息序列的不相关特性,在没有带宽损失的情况下初步估计出信道参数;然后利用加权因子对信道参数在相邻信号段之间进行加权平均,得到最终的信道参数。与以往的叠加训练序列估计方法比较,利用算法具有更低的估计均方误差,且适用于时变信道。通过计算机仿真结果表明,估计方法提高了信道传输精度和性能。     

基于MIMO系统的容量最大化资源分配算法

多输入多输出(MIMO)技术可以提高系统传输速率、增大系统容量。针对应急通信中短时间内用户激增,传统资源分配算法的系统容量无法满足用户需求的问题,提出一种基于MIMO-OFDM系统用户最小速率的系统容量最大化资源分配算法。该算法考虑了应急场景内通话类等低速率业务剧增的情况,首先根据用户速率由低到高依次分配子载波,然后根据分得的子载波数之比将剩余子载波按照用户速率由高到低分配;对于有盈余带宽的子载波,采用子载波分组的方法再分配,从而 最大化 系统服务用户数。为了补偿信道衰弱和抑制信道间干扰,提出一种对子载波信道矩阵分组的功率分配方法,减少了迭代次数,降低了复杂度。从吞吐量、服务用户数和计算复杂度等方面评估了容量最大化算法的性能。仿真结果表明,相对于传统的资源分配算法,所提算法增加了系统服务用户数,减小了计算复杂度。     

散射角及天线间距对MIMO-OFDM信道容量影响的研究

在无线通信领域中,用户对更高的系统信道容量的需求日益提高。本文运用Matlab工具研究了MIMO-OFDM系统信道容量的特性,并且分析了散射角以及天线距离对系统信道容量的影响。研究结果表明,选择合适的散射角和天线距离,可以极大的提高MIMO-OFDM系统的信道容量。因此在宽带无线通信领域,MIMO-OFDM技术已成为一种关键技术和发展趋势。     

太赫兹通信中MIMO信道建模与容量分析

随着纳米技术的不断发展与新型纳米材料石墨烯研究的不断深入,作为纳米网络通信技术的太赫兹通信成为无线通信的研究热点,然而现阶段对太赫兹通信中多输入多输出( MIMO)机制的研究较少。为此,采用离散化的数学方法,以接收端获取信道信息的遍历容量模型为基础,结合太赫兹信道的分子吸收噪声与传输路径损失,提出一种适用于太赫兹通信的MIMO信道模型。对建立的MIMO信道模型进行仿真与分析,结果表明,与单一太赫兹信道相比,太赫兹通信中的MIMO信道具有更高的信道容量与传输比特率。     

基于虚拟空时信道技术的MIMO系统

MIMO通信系统能够在不增加系统带宽以及功率的情况下,提高系统的数据传输速率与频带利用率.常规MIMO通信系统的每根发射天线承载单路用户数据流,通过增加天线数目提高系统信道容量与载入用户数量,即不同用户数据分配至不同的发射天线上,对于发射端的天线,一方面,增加天线数会增加系统复杂度,另一方面,每根发射天线仅分配单一用户是浪费资源的.因此,在天线上复用多路用户是MIMO系统的发展趋势.针对问题,提出了在发射端级联虚拟空时信道模块的优化MIMO系统,该模块通过系统的反馈信息自适应地调整参数,优化无线信道,保证传输同样数据流的情况下,提高系统通信质量以及在同样的通信质量下与系统带宽下提高系统传输速率.实验测试以及仿真表明,在2×2规模的MIMO系统中,改进的MIMO系统能够在相同带宽内至少提高50%的传输速率.