天线相关性对多天线系统信道容量的影响

基于多天线系统的容量等效公式,从空间因素着手,计算多天线系统中天线数量、天线间距、角度扩展与信道容量之间的最优值,并通过数值模拟验证,分析3个空间因素产生的天线相关性对多天线系统信道容量的影响.结果显示,增加发射天线数或者接收天线数都能显著地增加系统的信道容量,其中增加接收天线数比增加发射天线数效果更好.但是在有限的空间一味增加天线数量又会减小天线间距,从而增加天线之间的相关性,进而降低信道容量.因此,在设计多天线工程时,可在一定天线间距和角度扩展情况下,尽可能地增加天线数量,以达到信道容量的最优值.

天线相关性对D-MIMO系统极限性能的影响

研究用户设备(UE)天线相关性对多用户分布式多输入多输出(D-MIMO)系统极限性能的影响。与单用户D-MIMO系统中天线相关性会恶化系统性能的传统观点不同,仿真结果表明,在多用户环境下,UE端的天线相关性可以带来系统性能增益,该增益的主要来源是多用户分集和信道能量的聚集效应。

基于天线相关性的信道估计方法

在3D-MIMO系统中,基站端部署的天线数量会大量增加;如果继续按照以往的信道估计方法为每一根发射天线都配置导频,则会带来极大的导频开销问题,导致大量的资源消耗;因此,如何在减少导频开销的前提下完成信道估计就成为3D MIMO系统面临的关键问题。文章在研究现有的信道估计方法基础上,结合阵列天线相关性提出在特定场景下的基于天线相关性的信道估计方法并通过仿真验证了该方法的性能。

基于多天线相关信道的自适应格形编码QAM调制研究

为了提高系统数据流通率,结合空时预编码技术,提出一种基于多天线相关信道反馈的低复杂度自适应格形编码调制(TCM)系统.利用二维波束成型的变换作用,使得在大天线数情况下,也具有满空时编码速率.给出系统误比特率性能分析表达式,并在此基础上得到最优空时码预编码方式.在满足系统预设可靠性要求下,获得自适应格形编码正交幅度调制(QAM)设计准则.实验结果显示能获得高数据流通率.

天线相关条件下非相干空频码的分集特性分析

已有的非相干空频码设计的文献分析了在天线不相关假设下一个MIMO-OFDM系统的最大分集阶数,而在实际系统中,发送端和接收端的天线之间的相关性总是很难避免的,已经有理论分析指出这种天线相关性将最终影响系统容量,但并没有明确指出相关性对系统分集特性的影响。本文通过一种改进的信号模型将频率选择性衰落信道下系统的分析等效为平衰落信道下的分析,一种全新的形式导出了非相干空频码字的成对错误概率,并通过对码字成对错误概率的分析给出了存在天线相关情况下系统能提供的最大分集阶数以及码设计的一些特性,有利于非相干空频码的进一步研究。

天线相关条件下空频码的分集特性分析

已有空频码设计的文献分析了在天线不相关假设下一个MIMO-OFDM系统的最大分集阶数,而在实际系统中,发送端和接收端的天线之间的相关性总是很难避免的,已经有理论分析指出这种天线相关性将最终影响系统容量,但并没有明确指出相关性对系统分集特性的影响。通过一种等效的信号模型,通过该模型将频率选择性衰落信道下系统的分析等效为平衰落信道下的分析,并导出了存在天线相关情况下码字的成对错误概率,并通过对码字成对错误概率的分析给出了存在天线相关情况下系统能提供的最大分集阶数以及码设计的一些特性。

天线相关性对瑞利衰落下的MIMO相关信道容量的影响

将户外环境等效为收发空域相关性独立的Kronecker相关信道模型,经过推导、仿真分析可知,天线间距越大,角度扩展越小,平均到达角越趋向于与阵列垂直,各态历经容量越大;相关因数较小时,系统的信道容量的改变可以忽略不计,相关因数较大时,系统的信道容量减小的幅度较大.

天线相关性对空时频移键控(ST-FSK)系统性能的影响

给出了在已知天线相关因子条件下接收端的非相干ML判决度量,讨论了天线存在相关性时进制数、天线相关因子、信噪比和可靠性指标的关系.理论分析和仿真结果都表明:发射天线相关性的存在相当于破坏了发射信号的酉特性,迫使系统付出额外的“功率”代价.相应的“功率”代价随着相关因子的增加而非线性增加,而与进制数的关系很小.

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。

信道状态信息对天线相关MIMO系统性能的影响

通过仿真研究基于联合传输技术(JT,Joint Transmit)的MIMO(Multiple input multiple output)系统中当天线相关时,发射端已知信道状态信息(CSI)和未知CSI时对系统性能的影响.基于JT的多用户MIMO下行链路模型,建立天线相关MIMO系统模型,分析未知CSI的信道模型,在TD-SCDMA系统应用环境下通过仿真,分析信道状态信息对天线相关JT-MIMO系统性能的影响.

基于卫星移动MIMO系统的天线相关性性能分析

研究了卫星移动MIMO系统中,上、下行信道存在阴影衰落和空间相关条件下的系统性能,利用围线积分、留数定理及特殊函数积分等方法推导了系统中断概率(OP),平均符号错误概率(SER)的闭合表达式。利用Monte-Carlo仿真分析了系统在不同相关系数、天线数目及调制方式下的性能表现。仿真结果表明,尽管阴影衰落和空间相关性降低了系统性能,但与单天线系统相比,卫星移动MIMO系统的OP及SER改善明显。

V-BLAST天线相关性对系统性能影响研究

针对影响V-BLAST系统的天线阵列相关性的因素以及各因素综合作用下对系统性能存在重大影响这一情况,基于V-BLAST系统模型以及天线相关性理论,提出相应的影响天线相关性因素的理论模型和系统性能分析模型,并对阵列相关性及系统误码率和信道容量性能进行多因素及综合仿真。仿真得到天线间距、波束到达角、角度扩展和耦合各单个因素和综合因素影响下的系统误码率和信道容量变化的数值结果和相关结论,与只考虑单个因素影响相比,综合后系统误码率至少增大了1倍,信道容量至少降低了30%。

《太赫兹科学与电子信息学报》2025年第6期专栏征稿 主题:太赫兹雷达及天线技术与发展研究

太赫兹技术不仅能够极大提高信息传输速率,而且可以大幅提升网络容量,将成为6G通信的核心技术和发展方向。太赫兹雷达及天线作为太赫兹技术的当今热点,其在相关武器和通信装备的可用频谱资源向太赫兹频段扩展,旨在提升高通量通信的能力。对其进一步的深入研究,必将使其功能更加有效地丰富起来,以满足日益增长的应用需求。为进一步促进太赫兹雷达及天线领域的新理论、新技术、新方法的创新研究,促进全国太赫兹雷达及天线相关联行业的相互交流、学习借鉴,《太赫兹科学与电子信息学报》计划推出“太赫兹雷达及天线技术与发展研究”专题栏目,现特向广大专家学者征集符合该专题方向的原创性研究论文及综述,旨在集中反映该领域最新的研究成果及研究进展。

天线相关性与非线性发送迫零技术

面向接收机非线性发送迫零(TxNZF)技术,可以简化下行链路中的接收算法,从而降低移动终端的复杂性和成本。采用的方法是对待发送的数据进行分组并逐组生成要发送的信号,目的是使符号间干扰ISI和多址干扰MAI都趋于零,从而克服完全消除干扰的线性迫零ZF准则导致的发射功率增加。文中就MIMO系统中收发天线阵列之间的相关性对非线性发送迫零(TxNZF)的性能影响进行研究,结果表明:阵列单元完全相关时可能给TxNZF带来约1.2dB的性能损失。

3.5 GHz宽带信道测量和相关参数分析

借助于3.5 GHz频段2、0 MHz带宽的一发双收系统,对中国典型的后3代(B3G)城市信道环境和典型的室内信道环境进行了测量和研究;在该频段验证了室外小区的通用路径损耗模型,提出了适用于中国环境的大尺度衰落模型,为中国后3代信道建模和系统设计提供了参考.通过对室内外信道时延扩展、时延-时间域信道响应、时频域信道响应,以及室外信道传播环境相关性和天线相关性的测量、统计及分析,为后3代系统的评估提供了重要的参数指标.

一种新的MIMO系统空间相关性的估计技术

该文提出了在MIMO系统中一种估计发射及接收天线相关矩阵RT,RR的新算法。算法揭示了对于发射端(接收端)相关矩阵的估计精度和接收端(发射端)的天线的相关度密切有关,而与发射端(接收端)自身天线的相关度无关。此外,该文对估计性能与天线数量的关系也进行了分析。模拟结果表明,在使用约200个训练符号时,相关矩阵中每个元素的平均估计误差在0.05以下,而使用更多的训练符号时,估计精度将会进一步提高。

小型天线设计的创新措施

作为电磁波接受信号装置的天线,在它的形状功能方面必须要有一定的大小规格作为基本保障。在通信的整个系统中,空间因素是信息传递的关键,而一些天线因为大小的问题导致不能达到设计标准,这一点变成了通信设备里天线的体积不能更小巧的原因。本篇论文选择站在天线相关设计的角度,试图将小型天线设计提出新的改进措施,确保小型天线的在体积上面越来越小巧,性能上面越来越强大。

利用秩和检验的多天线协作频谱感知

高效稳定的频谱感知是认知无线电系统的关键环节。传统的能量检测算法受噪声不确定性影响,而协方差矩阵类算法在天线相关性低时性能较差。针对上述缺陷,利用秩来衡量由信道衰落导致的同一感知时刻不同天线上的信号功率差异,提出通过构建秩和统计量来实现频谱感知的算法。另外,推导了所提算法判决门限的理论表达式,结果显示其不受采样点数影响,因此当采样点数变化时无需重新设置门限。理论分析和仿真表明所提算法不受噪声不确定度的影响,并且在低天线相关性时可以保持良好的性能。

基于双门限的多天线分级融合协作频谱感知

针对当前协作频谱感知检测性能和协作开销的矛盾,提出了一种基于双门限能量检测的多天线认知用户分级融合协作频谱感知机制。通过引入多天线平方律合并技术,利用空间分集增益提高了认知节点的本地感知性能,并设置门限将本地感知结果划分为1 bit、2 bit两种,通过融合中心限制参与融合认知节点的最小个数,认知用户分级上传感知结果,融合中心根据上传结果分级融合感知信息。仿真结果表明,该机制较好地实现了感知性能和通信开销的折衷,同时对双门限区间的取值有较好的鲁棒性;当大部分感知数据落入双门限之间时,明显降低了有故障节点时感知失败的概率。

RIS辅助的混合RF/FSO系统物理层安全性能分析

【目的】针对自由空间光(FSO)链路和射频(RF)链路的保密信息容易被外部窃听者窃听的问题,为提升混合RF/FSO通信系统的保密性能,同时考虑到实际工程中FSO链路往往无法满足视距条件且不同天线分支之间会由于收发模块小型化产生相关性,需要对可重构智能表面(RIS)辅助的混合RF/FSO系统的安全性能进行研究,以得到系统安全性能与RIS部署位置和天线相关性程度等参数的关系。【方法】文章考虑单个窃听者,分别针对RF和FSO链路进行窃听,RF链路服从任意相关的Nakagami-m分布,FSO链路服从Gamma-Gamma分布。采用解码转发协议,推导得到了两种窃听场景下通信系统的安全中断概率(SOP)和严格正安全容量概率(SPSC)的闭合表达式,并对SOP进行了渐近分析。此外还利用Matlab软件进行了仿真实验,通过蒙特卡洛仿真来验证所推导公式的准确性。【结果】仿真结果表明,将RIS部署在靠近接收端的位置可以降低系统的SOP,RF主信道的信道质量与窃听信道相比较好时,天线相关性程度的增加会使系统的SOP上升。【结论】RIS辅助的FSO链路相比RF链路具有更好的安全性,虽然多天线分集技术能够有效提高系统的安全性能,但是类似指向误差和大气湍流引起的衰落,天线相关性也会对系统的安全性能造成损害,通过降低天线相关性程度能有效提升系统的安全性。