MIMO信道中衰落信号的空域相关性评估

将MIMO(多输入多输出)信道建立为Nakagami衰落信道,进一步推导单元天线接收多径衰落信号的空域相关系数的通用解析式,并在均匀分布、余弦分布、高斯分布和拉式分布的来波功率角谱下分别进一步评估接收信号的空域相关性,分析各参数对相关系数的影响,比较各种来波功率角谱下相关性的数值结果,这些对于准确分析MIMO系统性能与设计MIMO多天线系统是十分必要的.     

天线相关性对MIMO系统BER性能的影响分析

推导了一种基于拉普拉斯角能量分布的天线相关性的精确算法表达式与近似表达式,分析了影响MIMO系统天线空间相关性的因素,并将之用于对MIMO系统的BER分析。在均匀线性阵列跟圆形阵列中,对比了不同衰落因子下,系统BER随信噪比、天线之间距离以及信号到达角的变化关系。分析了决定系统BER的因素以及降低系统BER的方法。最后通过对近似算法的研究发现,在衰落因子a值比较大时,近似算法能很好地代替精确算法,并能大大简化计算复杂度。     

基于相关矩阵的MIMO系统信道容量分析

多输入多输出（MIMO）通信系统相比其他的通信系统具有更高的频谱效率,在不增加发射功率以及信号带宽的情况下,MIMO技术可以有效地提高系统信道容量及其性能。利用均匀角能量分布以及相关矩阵,分析了相关信道下的MIMO系统信道容量,得出了系统信道容量的通用公式,并利用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,相关性的增加意味着信噪比的减小,圆形接收天线阵列半径与角度扩展是决定MIMO系统信道容量的主要因素。     

不同传输环境下MIMO信道的空间相关性的研究

基于宏小区及微小区MIMO信道模型,比较了MIMO信道在两种传输环境中的空间相关特性,通过数值分析方法得到了两类信道空间相关性随发送端、接收端天线阵列的分布而变化的特征曲线,并分析比较了信道参数,即到达角的角度扩展,对空间相关性的影响。在此基础上,讨论了空间相关系数对系统功率有效性和频带有效性的影响,找到了在不同传输环境下,影响系统BER性能的空间相关系数的门限。     

空时相关复合衰落多输入多输出信道模型研究

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)无线传播环境,综合考虑路径损耗、阴影衰落和多径衰落影响,提出一种基于Nakagami-Lognormal分布的相关复合衰落MIMO信道模型,推导并获得各信道自相关和互相关系数的理论表达式;提出一种基于谐波叠加思想的复合衰落MIMO信道仿真方法,并分析了该方法输出信道衰落的空时相关特性.数值仿真结果表明:仿真模型输出统计特性均与理论模型吻合;各子信道之间存在互相关性且随阴影衰落方差减小而下降,而自相关性则呈现快速起伏并缓慢下降的特性.     

基于宽带电力线载波通信的信道相关性研究

研究电力线信道的MIMO通信系统中子信道之间的相关性具有重要意义,以此提出了电力线信道的MIMO系统模型,并在此模型的基础上提出子信道之间的相关性,给出电力线信道MIMO模型信道之间相关系数的CDF曲线,并推导出相关信道模型。实验测量和仿真结果表明:电力线信道的MIMO系统中信道间的确存在一定的相关性,且相关系数基本满足均匀分布。     

3G LTE空间信道模型的三维修正及容量分析

空间信道模型SCM(Spatial Channel Model)是3GPP用于LTE系统仿真的MIMO二维信道模型。本文在SCM模型的基础上,综合考虑基站端和移动台端电波的离开角和到达角的三维特性,给出了三维MIMO信道模型的信道参数描述,提升了信道建模的准确度,并推导出该信道模型下包含极化特性的MIMO信道系数表达式。同时探究了天线间距、水平角扩展、俯仰角扩展等对MIMO信道空时相关性的影响。研究结果显示,随着俯仰角扩展从0°到60°增大,散射环境越来越强,信号在空间的色散度越高,不同天线单元接收到的信号之间的相关性越小,信道容量将会越大。     

28 GHz MIMO无线信道特性分析与研究

基于室内视距(Line-of-Sight,LOS)和非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)无线信道测量数据,研究了28 GHz多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道参数和容量特性.具体地说,分析了莱斯K因子、时延扩展、出发角和到达角的角度扩展等信道参数,研究了MIMO信道容量及空间相关性对容量的影响.结果表明:莱斯K因子、时延扩展以及角度扩展值取决于测量环境及场景;LOS条件下时延扩展的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)曲线与正态分布拟合优于NLOS条件下的数据;MIMO天线空间相关性越大信道容量越小.本文结果可为28 GHz无线通信系统设计提供有用信息.     

多径信道下MIMO系统发送天线数估计

为了解决认知无线电或信号截获中多径信道下MIMO系统发送天线数估计问题,首先分析了现有模型在多径信道下失效的原因,将MIMO多径信道模型等效变换出一种虚拟信道矩阵,从而建立多径信道下MIMO系统发送天线数估计模型;然后,利用随机矩阵理论中协方差矩阵最小特征值分布的相关研究结果,证明了时不变瑞利信道的协方差矩阵最小特征值收敛于第二类Tracy-Widom分布,分析了该特点对发送天线数估计的影响,并提出一种改进的RMT估计算法来估计多径信道下MIMO系统发送天线数.最后对改进算法进行了仿真验证,结果表明在低信噪比和小数据条件下,改进算法的估计性能相比RMT算法有较大提升.     

基于子空间相关信道模型的大规模MIMO信道估计

考虑到大规模MIMO系统的信道向量近似正交以及大量可用自由度,可以对接收信号运用奇异值分解(SVD)理论进行信道估计,并且产生的模糊矩阵用一小段导频就可以完全解决。MIMO系统的性能依赖于传播环境的复杂度和所用天线阵列的性能,更依赖于实际信道所提供的自由度。因此介绍了一种信道模型,该模型中角域划分为有限的信号到达方向,也就是到达角(AOA),并考虑在上行链路中将优于特征值分解(EVD)的SVD运用在AOA相关信道模型上进行信道估计。仿真结果显示,相关信道模型下此估计器的估计精度与基于导频的方法相比可以实现大幅度提高,以达到提高大规模MIMO系统性能的目的。     

基于泰勒级数下的均匀分布的空间相关性分析

通过对泰勒级数的展开,推导了均匀角能量分布的线性阵列和圆形阵列空间相关性的泰勒近似表达式。在对空间相关性的精确表达式的基础上,通过泰勒级数的展开,得到近似的相关性的表达式,在Matlab环境下进行仿真,对泰勒级数展开的近似算法与以往的近似算法进行了比较,并将基于泰勒级数展开的近似算法与精确算法进行比较,结果表明在一定条件下,泰勒近似算法与精确算法在很大范围内有很好的一致性。通过近似算法的分析可以得出,在一定范围内,增大天线间的距离以及角能量分布标准差可以减小天线阵列的空间相关性。     

多天线Rice信道空间衰落相关的近似表达

将von Mises分布作为多径散射接收信号的功率密度分布,在存在稳定直射分量的条件下,推导出相应的多天线Rice信道中的多径角度扩展公式,进而推导出了小尺度Rice衰落信道中紧凑阵元空间相关系数的近似表达式。von Mises分布的集中度参量对多径角度扩展的影响较Rice因子更为明显。只要多径散射是各向同性的,阵元间的空间相关性较弱;只要多径散射是各向异性的,空间相关性将随直射分量功率增大而急剧增加。分析表明,角度扩展和阵元间距是影响接收信号空间衰落相关性的主要因素。     

多输入多输出信道空域相关性评估简化模型

针对任意散射环境的多输入多输出(MIMO)信道,提出一种基于角度域脉冲采样的空域相关性评估简化模型,推导常见采样脉冲空域相关系数的近似简化解析式,并详细分析简化模型中采样脉冲数目和加权系数的选取依据,大大降低MIMO衰落信号空域相关性分析的复杂度.仿真结果表明:当到达波角度扩展为5到20度且采样脉冲数目大于36时,本文...     

入射角能量分布对均匀圆形天线相关性影响

以均匀分布的圆形天线阵列为模型,入射信号分别为均匀、高斯和拉普拉斯能量分布和三种双边带分布时,推导出其空间相关性的精确和近似表达式,分析了在入射信号为双边分布时各种因素对于其空间相关性的影响。仿真分析结果表明,双边带分布时相关性波动幅度和差值取决于中心到达角之间的差值。     

均匀天线阵列的空间相关性函数分析

推导了均匀圆形阵列与均匀线形阵列的空间相关性函数精确表达式和近似表达式。表达式由天线间距、阵列形状以及到达角分布构成。利用均匀角能量分布,分析均匀圆形阵列与均匀线形阵列的空间相关性精确模型和近似模型,并利用Matlab进行仿真。仿真结果表明,近似分析在一定的条件下可替代精确分析,并可减少74%的运算时间。     

Performance Analysis of Relay-Assisted Cooperative Systems in Correlated Fading Channels

In this paper, the effect of fading correlation at the receiving elements of a linear antenna array in a relay-assisted cooperative single-input multiple-output (SIMO) system has been investigated over flat Rayleigh fading channels. Considering a model of local scatterer around the source and relay nodes and uniform angle of arrival (AOA) distribution, the spatial cross-correlation analysis is presented and extensive simulation studies are performed to determine the envelope correlation as a function of antenna spacing, mean AOA and angular spread. Error performance analysis for coherent binary and quaternary modulations are presented for fixed-gain amplify-and-forward (AF) and fixed decode-and-forward (DF) relaying with dual diversity maximal-ratio combiner (MRC) receiver array. Error probability in terms of bit error probability (BEP) and symbol error probability (SEP) is evaluated to study the effect of relevant parameters on the correlation performance. The presented results establish the fact that fixed DF relay network performs relatively well than fixed-gain AF relaying. Superior performance of dual-hop cooperative SIMO system over conventional single-hop SIMO system has also been observed.     

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。     

Estimating MIMO system performance using the correlation matrixapproach

The channel capacity of a multiple-input-multiple-output (MIMO) communication system depends substantially on correlation between individual receive branches. We investigate the MIMO capacity using the correlation matrix approach and the Salz-Winters (1994) spatial correlation model. It is shown that for a linear array, correlation has no impact on the MIMO channel capacity provided that the two-element array beamwidth is smaller than the angle spread of the incoming signals. Simple but accurate approximations for the correlation coefficient and the corresponding channel capacity are derived for different angular spreads     

圆形天线阵的两种空间相关性模型分析

首先介绍了多入多出系统相对于其他通信系统的优点,提出有必要研究信道的空间相关性。然后给出了高斯分布与均匀分布下用于多入多出系统的2种相关模型。利用数学分析及改进的贝塞尔函数将2个复杂相关模型近似化。计算机仿真实验结果证明,近似模型在一定的条件下可替代精确模型,并可减少计算复杂性。