匙孔效应及其对MIMO信道容量的影响

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.     

OAM-MIMO通信系统的信道容量研究

轨道角动量（OAM）具有独特的模分复用（MDM）方式,可以大大提高传输容量.为了提高系统的信道容量和频谱利用率,提出了一种结合OAM和多输入多输出（MIMO）技术的OAM-MIMO复用通信系统,可以在不增加带宽和天线发射功率的情况下提高信道容量和频谱利用率.采用巴特勒矩阵作为相移器,馈送信号给均匀圆形阵列天线（UCA）,使得每个UCA可以同时并且独立地生成携带多种不同OAM模态信号的载波,从而显著提高系统的信道容量.实验结果表明,OAM-MIMO复用通信系统的信道容量和频谱利用率在宏小区、微小区环境下得到了很大提高.     

MIMO衰落信道的多用户分集性能分析

利用秩统计量和随机矩阵的理论分析了单天线和多天线下的多用户分集增益的性能.结论是多输入多输出( MIMO)系统下的多用户分集随天线数的增加而减少. 另外,通过实例说明了在设计多用户M IM O系统收发机的结构时,除了多天线的空间复用增益是要考虑的因素之外,多用户分集增益也是应该考虑的因素.     

基于动态模式分解的移动用户信道容量预测算法

在多输入多输出环境下,为了能够连续预测出移动用户的信道容量并以此合理地分配用户资源,提出了一种基于动态模式分解（DMD）的信道容量预测方法及其优化方法：基于经验模态分解的选择性归一化动态模式分解（ESN-DMD）.仿真结果表明,DMD算法只适用于预测低移速低复杂度的用户信号,ESN-DMD算法可以预测不同移速的用户信道容量.     

MIMO雷达波达方向估计的性能分析

针对单基地多输入多输出雷达波达方向估计精度问题,推导了单目标情况下波达方向估计的克拉美罗界．结果表明波达方向估计精度取决于收发阵列的导向矢量以及发射信号的相关矩阵,当发射阵元间距为半波长时,多输入多输出雷达波达方向估计的克拉美罗界在大部分角度范围内优于相控阵雷达．多输入多输出雷达还能够通过增大发射阵元间距来得到更小的克拉美罗界,从而获得远优于相控阵雷达的波达方向估计性能．     

密集阵MIMO雷达阵列模式及其特性

为了对密集阵MIMO雷达不同阵列模式之间的联系进行研究,建立了密集阵MIMO雷达多次快拍信号模型,导出了接收信号相位历史的解析表达式,并通过相位历史表达式揭示了其蕴含的三种阵列模式以及生成机理;结合各阵列模式形成机理分别讨论了三种不同模式阵列特性.最后通过仿真结果对各阵列模式的特性进行了分析.研究结果表明,密集阵MIMO雷达不同阵列模式可带来不同的得益.     

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.     

基于MIMO的信息隐藏算法容量分析

针对基于SISO信道的信息隐藏系统模型的信道容量有限,不利于扩展信息隐藏容量的问题,提出了基于MIMO的信息隐藏系统容量模型,通过容量分析可以得出该系统信息隐藏容量可以突破现有文献中给出的容量限。通过该研究,为信息隐藏容量研究提供新的思路,为信息隐藏新算法的设计提供理论参考。     

部分信道状态信息下简化的MIMO功率分配算法

针对当发端只有部分信道状态信息(Partial CSI)-信道统计信息时,最优的发送功率分配算法计算复杂度高这一问题,利用詹森(Jensen)不等式和注水法得到了一种简单的、低计算复杂度的功率分配算法.实验结果表明,对于收天线数不小于发天线数的MIMO系统,该算法对应的平均互信息和最优功率分配算法对应的信道容量吻合较好,可作为一种简便的功率分配算法应用于实际中.     

天线和传播对室内MIMO信道容量的影响

采用2维射线跟踪法分析了视距、非视距室内传播环境和天线阵列结构对多入多出(MIMO)系统容量补累积分布函数(CCDFS)的影响. 室内传播环境和天线阵列结构对MIMO系统容量CCDFS有重要的影响. 10%中断容量也表明,室内环境中有独立同分步(i.i.d.)瑞利信道容量大于线性阵容量,线性阵容量大于矩形阵容量或圆形阵容量的关系,而且视距环境中系统容量要低于非视距环境中系统容量. 结果表明,这些结论对合理设计MIMO系统有重要的意义.     

用于MIMO系统的终端阵列天线设计

该文设计了一款工作于2GHz频段的小型贴片天线单元,该单元采用开槽和附加寄生贴片等技术,使其在工作频段内获得了良好的驻波比及回波损耗,可用于TD-SCDMA系统的移动终端。另外,给出了由该天线单元组成的二元阵列结构,并对不同阵列结构端口间的互耦进行了详细的测试。结果表明,天线阵列两端口间的隔离度较高,所设计的天线阵列非常适用于多入多出系统的移动终端。