动态MIMO散射无线信道模型及性能分析

基于多入多出(MIMO)散射无线信道模型,提出一种动态MIMO散射无线信道模型,分析散射体及其收发多天线的运动对MIMO无线信道空域相关性及其容量的影响,得出这种影响是由收发天线的初始位置、运动速度及其传播环境决定的.数值模拟验证了这种影响,并指出空域相关性随天线单元间距增大而减小,随散射信号角度扩展增大不是一致减小,存在使相关性达最小的角度扩展值.     

基于空时相关性的MIMO无线信道建模及仿真

针对多输入多输出无线信道的空时相关性，文章提出了一种改进的MIMO无线信道模型。该模型利用改进的Jakes模型仿真器来产生独立同分布零均值的复高斯随机变量，从而保证各个传播路径间的相关性很小。仿真结果表明改进的MIMO无线信道模型能够准确的描述出空时相关的MIMO无线信道的统计特性，即空间相关性随天线单元间距增大而战小，随散射信号角度扩展增大不是一致减小．     

基于测量的6 GHz频段大规模多天线信道容量的研究

目前,大多数大规模多入多出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统信道特性的研究都是针对理想的独立同分布瑞利信道条件,其传播环境为"适宜的",即大规模MIMO系统中各子信道是正交的.但在实际的物理信道中,其传播条件是"非适宜的",对"非适宜"条件下大规模MIMO系统信道特性的研究尤为重要.文章基于校园室外场景在6 GHz频段下进行实地无线信道测量,利用奇异值分解,探讨了真实环境中各子信道的正交性,并进行了信道容量的计算和对比.分析结果表明,随着天线数的增加,正交性明显得到提升,当发射端天线数十倍于接收天线数时,容量值提升最为明显,相比于独立同分布的瑞利信道,真实的传播环境下,各子信道并非完全正交,容量值也存在一定的差距,说明在"非适宜"条件下,大规模多天线系统性能并没有获得满增益.     

超大规模MIMO信道测量建模研究综述

超大规模多天线技术(Extra-large Scale Massive Multiple-Input Multiple-Output,XL-MIMO),是5G大规模MIMO进一步向更高空间维度的扩展和延伸。随天线数目大幅增加,XL-MIMO部署呈现超大孔径阵列等新形态;其传播信道在5G大规模MIMO信道模型近场传播、空间非平稳等特性基础上,进一步呈现出用户可视区域不同等新特点,因此,需要新的模型架构对其进行描述。基于此,对文献中XL-MIMO相关的信道测量、特征分析与建模方法进行综述。从传统无线信道模型出发,对有限维MIMO、大规模MIMO、XL-MIMO共同的信道建模理论与手段、随阵列尺寸增加所表现出的信道新特性以及新特性所催生的新模型架构进行了详细阐述,对XL-MIMO信道特性下出现的挑战与机遇进行了展望,以期为未来超大规模MIMO传输设计提供重要参考。     

智能电网双层无线接入架构及信道仿真研究

电力通信网络的架构及无线信道特性是决定网络性能的关键因素。首先,研究基于南方电网电力无线宽带专网的双层无线接入架构,该架构中宏蜂窝与汇聚网关之间的MIMO信道的性能将直接影响到电网的稳定和运营水平。因此,对MIMO信道性能的研究就尤为重要。主要对MIMO信道的两个典型模型WINNERⅡ模型和Kronecker模型分别从信道空间相关性、信道容量、时域衰落三方面进行理论分析与对比仿真。由仿真结果得到天线数量、信噪比、天线阵列等因素对信道容量和天线相关性的影响。仿真结果说明MIMO技术能够在电网多业务承载环境下,满足系统高速率、大容量的要求。通过比较,WINNERⅡ模型与真实传播环境匹配度高,可在双层无线接入架构中得到进一步的应用。     

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.     

3D MIMO信道建模与仿真验证

现有的多输入多输出（MIMO）信道仿真模型主要基于二维（2D）平面,不能反映实际的三维（3D）电波传播环境。在WINNER 2D模型的基础上研究建立3D MIMO信道仿真平台。加入空间垂直维后,天线方向图需要从2D扩展至3D,并对3D天线阵列构成的MIMO系统进行建模。利用实验数据对城市微小区场景进行仿真验证,可以看出三维MIMO信道参数仿真与实验结果符合较好。3D MIMO信道间的相关性要比2D大,但3D MIMO的信道容量相比2D会有比较大的提升。     

基于球面波的非平稳性MIMO信道建模

提出了一种新的无线通信物理信道模型，可用于研究多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统中天线与传播信道之间的相互作用。利用球矢量波系数展开、天线散射矩阵和非平稳性建模，推导出了信道矩阵的扩展形式。引入了剥离天线影响的信道矩阵，并将其协方差统计量表示为共极化分量和交叉极化分量的双边功率角谱(Double-Directional Power-Angular Spectrum, DD-PAS)的函数。模型对于研究指定传播信道中天线设计具有重要价值，对MIMO系统在典型的传播环境中的应用进行了仿真分析，验证了所提出信道的准确性，结果表明提出的模型可以用于未来无线通信系统建设中。     

大规模MIMO信道测量与建模综述

归纳了国内外已开展的大规模多天线协作通信系统的无线信道测量活动,总结了国际标准化机构关于大规模多天线无线信道的相关提案和候选模型,分析了大规模多天线无线信道在实际测量环境中的传播特性,基于实际测量的问题,讨论了传统的建模方法以及基于大数据理论和人工智能理论的大规模多天线无线信道建模方法,最后提出了未来的研究方向。     

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。     

Directional Estimation of Block-Fading MIMO Channels Using Spherical Harmonics Expansion and Tensor Analysis

The well-known benefits of multiple input multiple output (MIMO) wireless communication systems suppose an efficient use of spatial diversity at both the transmitter and receiver. An important and not well-explored path toward improving MIMO system performance using spatial diversity takes into account the interactions among the antennas and the (physical) propagation medium. In this work, spherical harmonics and tensor analysis are originally combined into the problem of MIMO channel modeling and estimation. The use of spherical harmonics allows to represent the antenna radiation patterns in terms of coefficients of an expansion of spatially orthogonal functions, thus decoupling the transmit and receive antenna array responses from the physical propagation medium. Assuming a single-scattering propagation scenario driven by a finite number of specular multipaths, the parallel factor model is used to decompose the spherical modes of the MIMO channel into a sum of rank-one spherical mode tensors, whose dimensions are transmit modes, receive modes, and time. Then, we extend the tensor modeling framework to double scattering channels by resorting to the PARATUCK model that captures the interactions between multiple-scattering clusters. Capitalizing on the structure of these tensor models, we derive tensor-based alternating least squares algorithms for estimating directional MIMO channels in the spherical harmonics domain, from which the directions of arrival and directions of departure are extracted by means of a MUSIC-based method. Simulation results are provided to assess the performance of the proposed algorithms in selected system configurations. Our results also show the impact of the spherical expansion order on the accuracy of DoD/DoA estimates using the proposed algorithms.     

室内MIMO系统采用极化分集时的信道容量

典型的室内传播信道为莱斯衰落信道,可将其分解为LOS传播信道和散射信道.本文假设散射信道为瑞利衰落信道,并根据天线的极化特性,给出了存在极化分集时的LOS传播信道.基于此,本文提出了室内MIMO系统采用极化分集时的信道模型.研究表明:极化分集可以有效提高MIMO信道容量.     

多输入多输出宽带无线信道测量系统的研制

设计并研制了2~15 GHz多频段,带宽为100 MHz的四发四收多输入多输出宽带无线信道测量系统,用于提取无线多输入多输出(MIMO)信道特性。介绍了室内环境在3.5 GHz频率上进行的宽带信道测量实验。测量场景包括了室内直达径(LOS)和非直达(NLOS)的典型情况,同时也考虑了不同天线间距和人员移动的影响。根据测量结果分析了信道特性并提取了信道参数。统计得出的信道参数可以用于建立离散时间信道模型,应用于仿真与验证宽带MIMO通信系统。     

一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型

针对大规模MIMO信道的近场效应和非平稳特性,该文提出适用大规模MIMO信道的一种基于随机散射簇的非平稳3D空间信道模型。采用抛物波前代替球面波前建模近场效应,并分析抛物波前条件下该模型的信道容量。对于大规模MIMO信道的非平稳特性,提出基于散射簇的有效概率确定收发天线阵元的有效散射簇集合,从而建模散射簇沿天线阵列轴的随机演变来合理描述散射簇的出现和消失。仿真结果表明,用抛物波前和有效散射簇的随机演变来建模大规模MIMO信道特征是很好的候选方法。     

室内MIMO无线信道模型和信道容量研究

本文从工程的实际出发,首先提出一种修正的室内MIMO无线信道模型,该模型有效地修正先前室内MIMO无线信道模型的不足,具有明显吻合室内实际通信环境的特点,然后分析天线方向性以及天线单元间的互耦对室内MIMO无线信道容量的影响.数值模拟验证了这种影响,并得到在一定条件下互耦导致的天线方向图畸变产生角度分集,提高信道容量,互耦对空域相关性无影响的条件以及室内丰富的多径使天线方向性对信道容量的影响不明显等结论.最后,实验也证实理论分析.     

Silicon complexity for maximum likelihood MIMO detection using spherical decoding

Multiple-input multiple-output (MIMO) wireless systems increase spectral efficiency by transmitting independent signals on multiple transmit antennas in the same channel bandwidth. The key to using MIMO is in building a receiver that can decorrelate the spatial signatures on the receiver antenna array. Original MIMO detection schemes such as the vertical Bell Labs layered space-time (VBLAST) detector use a ing and cancellation process for detection that is sub-optimal as compared to constrained maximum likelihood (ML) techniques. This paper presents a silicon complexity analysis of ML search techniques for MIMO as applied to the HSDPA extension of UMTS. For MIMO constellations of 4/spl times/4 QPSK or lower, it is possible to perform an exhaustive ML search in today's silicon technologies. When the search complexity exceeds technology limits for high complexity MIMO constellations, it is possible to apply spherical decoding techniques to achieve near-ML performance. The paper presents an architecture for a 4/spl times/4 16QAM MIMO spherical decoder with soft outputs that achieves 38.8 Mb/s over a 5-MHz channel using only approximately 10 mm/sup 2/ in a 0.18-/spl mu/m CMOS process.