室外3D散射信道中ULA/UCA天线MIMO性能分析

为更好地解决室外三维(3D)空间域的移动通信问题,提出了一种新型室外3D空间域散射信道统计模型,主要研究MIMO多天线系统的接收性能。在宏蜂窝小区移动通信环境中,模型能够估计多径衰落信道的重要空间信道参数,首先推导了多径衰落信道的到达角(Angle of Arrival,AOA)概率密度分布。此外模型在设置多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)多天线的均匀线性阵列(Uniform Linear Array,ULA)和圆形阵列(Uniform Circular Array,UCA)的基础上,分析了波达信号不同方位角分布对散射信道中MIMO性能的影响因素,包括MIMO空间相关性、信道容量以及天线阵列配置。数值仿真结果与3D多径衰落信道模型对比,表明本模型的信道参数估计符合理论和实际的通信环境,为评估MIMO天线接收系统与仿真无线通信系统提供了创新性的研究。     

基于特征值分布的自适应MIMO接收方法

多输入多输出(MIMO)系统性能优劣依赖于信道的相关特性,空分复用技术适用于低相关信道,而波束形成技术适用于高相关信道。依据上述信道相关特性,提出一种基于信道特征值分布的自适应MIMO接收方法。该方法以均匀圆形天线阵列结构为基础,能够根据信道相关情况动态选择接收方式:当角度扩展较大时,选用传统MIMO接收方式(称为天线MIMO方式);当角度扩展较小、多径独立时,选用基于智能天线的多波束接收方式(称为波束MIMO方式)。分析角度扩展、多径对信道特征值分布的影响,并给出自适应MIMO接收切换的条件。仿真结果表明,该方法能够适应复杂的无线环境,误码率较低,性能更加稳定可靠。     

微小区MIMO信道模型的相关性分析

根据微小区双散射的MIMO椭圆信道模型,分析发送、接收端阵元天线间的信道相关性,考虑到发射端与接收端周围存在大量散射体,且散射体服从非均匀分布,采用Von Mises分布函数描述散射角度的分布情况,从而得到信道相关函数的闭式表达式,并通过仿真分析影响信道相关性的主要因素。实验结果表明,相关系数随天线间距、角度扩展、扩展因子的增大而非单调性减小,为MIMO技术的应用提供了有效理论依据。     

基于大规模MIMO的散射信道估计技术

随着用户对通信速率的要求日益增长,散射通信的通信容量亟待提升。大规模多输入多输出(MIMO)技术是提升容量的一种重要途径,本文研究基于大规模MIMO的对流层散射通信系统的信道估计问题。首先建立基于二维均匀方形天线阵列的大规模MIMO对流层散射信道模型,其次提出一种信道协方差矩阵估计算法对传统最小均方差(MMSE)信道估计算法进行改进,最后与最小二乘(LS)、传统MMSE算法和理想MMSE信道估计算法的准确度进行对比。仿真结果表明：在信噪比(SNR)为0～25 dB的情况下,传统的MMSE算法的准确度相较于LS算法的提升效果并不明显,与理想MMSE算法的准确度有一定差距;但改进MMSE信道估计算法的准确性优于传统MMSE算法,同等条件下NMSE相同时,其SNR可提升3～5 dB,并随着SNR的增大逐渐逼近理想MMSE算法。     

MIMO/SA多天线空时信道建模

运用相关矩阵法,通过计算2根天线之间的相关系数、多输入多输出(MIMO)的相关矩阵,得到MIMO信道系数矩阵,在其中加入智能天线(SA)的导向向量和赋形向量,得到MIMO/SA矩阵,由此实现对MIMO/SA多天线空时信道的建模。利用Matlab搭建一个仿真平台,从空间、时间、频率3个方面分析MIMO/SA多天线信道模型,结果表明,该模型具有较好的信道方向性增益,信道的空时频特性符合3GPP 25.996的要求,可用于MIMO/SA多天线的设计、优化和信道容量分析。     

基于IMT-Advanced信道模型的室内MIMO性能研究*

LTE-Advanced与多输入多输出（MIMO）技术的结合极大地改善了MIMO在不同信道环境下的传输质量和可靠性。为此,在基于IMT-Advanced几何分布统计信道模型基础上,建立LTE-Advanced通信系统的MIMO信道模型,深入研究室内多天线系统的性能。针对MIMO发射分集技术,研究在瑞利衰落信道下不同调制技术对系统误码率（BER）性能的影响,并通过理论验证仿真结果的可行性,进而在非视距（NLOS）情况下,结合不同载波频率的路径损耗,理论分析不同载波频率对系统误码率性能的影响。仿真结果表明,IMT-Advanced室内信道模型只适用于8 GHz以下的低载波频段通信。     

对流层散射多径信道估计性能分析

针对对流层散射通信存在严重的多径衰落的问题,分析了该多径信道的快衰落和慢衰落特性,并将对多径干扰有较好抑制作用的正交频分复用技术引入该散射通信中,建立了基于OFDM技术的对流层散射多径信道系统模型,对比分析并仿真了LS、LMMSE和基于DFT变换域法的信道估计算法下系统的误码性能,以及不同多径数目下采用DFT变换域法的...     

基于压缩感知的高阶MIMO系统信道估值算法

针对通信网络中的天线数量巨大，很难完成对信道的有效计算与估值。借助于高阶多输入多输出（MIMO）系统的可靠性，提出了一种基于压缩感知的信道估值高阶MIMO系统。设计了一种简单的导频结构，以降低计算复杂度；利用导频序列长度可以随着信道稀疏度变化情况自适应的调整，从而节省了导频资源的开销。仿真实验表明，与传统的信道估计算法比较，在相同的信道估计精度条件下，HMCE-CS算法可以降低平均导频序列长度；或者在相同的导频序列长度条件下，HMCE-CS算法可以提高信道估计精度，验证了该算法的有效性。     

高速铁路环境下的MIMO信道建模及仿真

根据高速铁路环境下电波传播特性,基于多入多出(MIMO)无线散射信道模型,提出一种高速铁路无线环境下的MIMO无线信道模型,详细分析了其构建过程,并通过仿真得出MIMO信道的空域相关性随天线单元间距的增大而减小,拓展了MIMO信道衰落模型的研究。     

分布式MIMO系统的复合信道容量分析

分布式MIMO系统结合了MIMO技术和分布式天线系统两者的特点,具有高容量、大覆盖范围、低损耗的优势,在未来4G通信中具有很好的应用前景。基于包含了路径损耗、阴影衰落和相关小尺度衰落的分布式MIMO信道模型,通过Monte Carlo仿真比较分析了分布式MIMO系统和集中式MIMO系统的信道容量,研究了空间相关性和路径损耗对信道容量的影响。仿真实验结果表明,分布式MIMO系统能有效降低小尺度衰落相关性的影响,可以获得更好的平均信道容量。     

建立巷道的MIMO信道几何模型仿真研究

研究了MIMO巷道几何建模技术。依据电磁波在矿井巷道环境中的特点且选用收发端水平角度功率谱作为拉普拉斯分布函数功率谱,仿真了巷道环境下MIMO天线放置角度、收发天线间距、巷道长度、莱斯因子、角度扩展和平均达到角等对空间相关函数的具体影响。仿真结果表明,巷道环境中天线放置角度对相关系数的影响较大;天线间距取较大值时,才能得到较小的相关性;相关系数还要受到天线间距和巷道长度以及角度扩展等的影响,比地面的相关性更大。     

一种V2V多天线几何去极化信道建模

随着极化相关技术的发展,极化调制在V2V（vehicle-to-vehicle)通信系统中的应用越来越广泛。但由于V2V通信环境复杂,极化调制在V2V通信中会产生去极化效应,从而影响通信质量。为了能够识别去极化效应的大小,提出一种新的基于几何散射理论的V2V多天线极化信道模型。该模型可通过已知的多天线配置、极化场辐射模式及散射体的空间分布,建立去极化效应模型,从而将信道的去极化效应由交叉极化鉴别度——XPD(cross polarization discrimination)的值表示,以拓展极化调制在V2V系统中的使用范围,提高传输速率。实验结果表明,XPD的值受到车辆间距离影响存在阈值,并强烈依赖于到达方位角的分布常数,且当到达方位角的值不同时,改变到达仰角的最大值的大小,XPD值的变化呈固定趋势。因此,本文所提出的多天线几何信道模型,成功的将极化引入多天线的V2V通信,可以为极化域通信的进一步研究奠定基础。     

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.     

Unifying eigen-mode MIMO transmission

Multiple-input multiple-output (MIMO) technique plays a key role in improving the spectrum and power efficiency in future mobile communication systems. Exploiting a unified MIMO transmission scheme that can adapt with various channel conditions is well motivated both in theory and practical applications. An eigen-mode based closed-loop MIMO transmission over frequency selective fading MIMO channels, which considers receive correlation, transmit correlation and line of sight (LOS) components, is investigated by maximizing the upper bound of channel capacity under the assumption that the channel is partially known at the transmitter and perfectly known at the receiver. Based on the eigen-mode transmission, several key techniques including linear precoding, stream selection, virtual spatial hopping and online capacity estimation are proposed, and a unified MIMO transmission scheme is established. Both computer simulation and field test results show that the proposed scheme can significantly improve the spectral efficiency and link reliability under various channel conditions.     

街道环境V2V通信信道建模与容量分析

针对街道3D散射环境下的车载通信信道,考虑到道路两边高楼、树木等散射体,且收发两端处于移动状态,采用多天线技术,建立椭圆柱散射模型。运用几何分析法,推导了时间自相关函数（ACF）、空间互相关函数（CCF）,比较视距（LOS）和非视距（NLOS）情况下ACF和CCF的差异,验证仿真方法的可行性;研究了信道容量在不同天线阵列和散射环境下的区别,突出了3D模型更加精确。测量结果与理论分析的一致性表明该3D模型的可用性,拓宽了车载通信系统的研究。     

Multipolarization antenna design and analysis of on‐body communication

On‐body communications show highly polarization selectivity in both radio channels and antennas due to the complex body coupling and scattering effects, and full‐space dimension link distribution. To mitigate the polarization variation of on‐body communication links, multipolarization antennas are proposed to adaptively capture the on‐body channel polarization components. In this article, a tri‐polarization antenna design is introduced with its performance evaluated on a simplified three‐layered human chest model including skin, fat, and muscle tissues. The return loss, frequency response, and the radiation pattern of designed antenna are found to be affected by the relative orientation and distance between the antennas and the trunk, indicating the necessity of the antenna emplacement optimization for realistic on‐body communication devices.