移动通信系统系统级仿真中慢衰落相关性的研究

本文基于前人研究的两种慢衰落相关模型提出了一种新的慢衰落相关模型,并通过仿真对该模型进行了验证,结果表明该模型同时包含了上述的两种慢衰落相关性,用一个模型同时实现了两个相关模型。该模型较之前人提出的慢衰落相关模型更为全面和接近实际。

空间衰落相关性对MIMO多天线信道特性研究

文中对常用的波达信号在拉普拉斯(Laplace)角谱分布函数进行深入的研究。分析MIMO阵列多天线系统在波达信号角功率谱分布下的衰落相关系数并推导出了其通用精确和近似表达式。阐明了波达信号分布与MIMO阵列间的内在机理及近似算法的优越性和使用限制条件,进而提出了改进型的空间散射体分布模型的波达信号角谱分布。研究结果为未来5G MIMO多天线布局和设计提供了理论指导和研究基础。

空间相关MIMO信道中一种自适应的天线选择算法

该文研究了空间相关性对于多输入多输出空间复用(MIMO-SM)系统性能影响问题,并提出了一种适用于 迭代迫零软干扰抵消接收机的天线选择算法。平坦衰落信道中,发送天线相关性将降低接收天线选择算法的性能, 该文所研究的算法采用可变的接收天线数以获得不同的接收分集,增加一定的硬件实现复杂度但可以显著减小发送 天线相关性引起的误码性能下降。在2个发送天线,4个接收天线的天线配置场合,计算机仿真证实该算法在帧误 码率上优于简单的行相关算法(CBM)。

针对相关MIMO信道的差分空时块码

针对相关衰落MIMO信道,提出了一种设计差分空时块码的方法,设计准则是使差分检测的平均成对错误概率的上界达到最小.最优的设计需要发射端和接收端的衰落相关性信息,且需要采用数值方法求解.通过忽略接收天线间的相关性可以减小反馈量,并且能得到有闭合表达式的次优设计.仿真结果表明,所提方案改善了系统的误码率性能,而次优设计获得的误码率性能接近最优设计.

多天线信道空间衰落相关性近似算法及其复杂性研究

信道空间衰落相关性(SFC)主要取决于波达信号的功率方位谱(PAS)和多天线阵列收发模式.深入研究了移动通信系统中多天线阵列SFC近似计算法及其复杂性.首先导出在典型PAS为均匀分布、高斯分布以及拉普拉斯分布下的SFC函数的闭合表达式.再研究在波达信号PAS小角度扩展时的近似计算法,建立多输入多输出(MIMO)多天线接收信道模型,深入分析所选择的天线阵列和电波传播参数对MIMO系统信道容量的影响.通过理论计算和仿真实验得出近似计算法在特定条件下具有很好的拟合度,定量分析了近似计算法在对MIMO多天线系统分析时的适用性和计算效率.该算法能极大地减低理论计算复杂性,提高分析和仿真MIMO多天线系统的效率.

波达信号功率谱分布对信号接收衰落相关性的影响

本文推导波达信号功率谱对MIMO(Multiple Input Multiple Output)多天线信号接收衰落相关性通用式,并分析了在各种功率谱分布下的接收信号相关性。结果证明分析可以很好地应用于波达信号功率谱为高斯分布、拉普拉斯分布和均匀角分布时的信道情况。在功率谱分布是双边分布时,导出了其接收信号衰落相关性特征。分析结果发现功率谱分布的标准偏差或角度扩展大小是确定接收信号衰落相关性的主导因素。数值结果表明在一定范围内增大天线阵列单元间的距离以及功率谱分布标准差可以减小天线阵列接收信号衰落相关性,改善系统性能。在阵列天线单元间在中长距离内,功率谱高斯分布更符合实际和有利于分析和提高无线信道多天线MIMO系统性能。

DUCA双环多天线MIMO系统性能分析与研究

针对非频率选择性瑞利衰落信道,在三维(3D,three-dimensional)空间域信道模型中分析和研究紧凑型双环阵列(DUCA,double uniform circular array)多天线MIMO系统。采用互耦效应的等效电路模型,首次导出DUCA天线阵元间的信号衰落相关性的通用表达式,阐明互耦效应的影响机理。分析结果与传统MIMO线性阵列(ULA,uniform linear array)和单环阵列(UCA,uniform circular array)相比较,阵元空间配置及其互耦效应将对信号衰落相关性起到决定性作用。研究结果对未来massive MIMO多天线的设计和性能优化具有很好的指导意义。

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.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.

荷叶状空间信道模型与MIMO多天线系统分析

针对市郊移动通信环境,在三维空间域信道模型中分析和研究线阵列和环阵列多入多出多天线系统.采用荷叶状空间信道模型,在计算波达信号概率密度函数的基础上,着重从天线阵列导向矢量和信道自相关函数两方面导出线阵列和环阵列天线阵元间的信号衰落相关性的表达式,阐明天线阵元间距和角度参数对信号衰落相关性的影响机理.分析结果与实际信道测量结果相比较,信道容量与实际信道测量结果较为吻合.天线阵元间距和波达信号角度扩展对多入多出多天线系统性能起到决定性作用.

LDPC码在对流层散射通信中的性能分析

阐述了对流层散射信道恶劣的传输环境,表明它的衰落特性。介绍了LDPC码的基本原理,分析了迭代译码的更新过程以及LDPC码的内交织性。为了在对流层散射通信中有效应用LDPC码,研究了信道特性与编码性能之间的关系,对LDPC码在散射通信中的性能进行了仿真,结果表明,在对流层散射通信中,信道的衰落相关性对编码性能有非常重要的影响,给出了相应的参考曲线,为LDPC码的应用提供先验信息。

基于三维空间均匀矩形阵列的MIMO系统研究

主要研究MIMO天线阵列系统性能,包括MIMO空间时间相关性和天线阵列配置。推导了三维多径信道中均匀矩形阵列在多种角能量分布下空间衰落相关性公式。采用多重信号分类算法对MIMO系统波达信号方向进行空间谱估计,推导了多种天线阵列空间谱通用公式。通过计算机模拟仿真验证分析结果,仿真结果表明方位角扩展是天线间空间衰落相关性的主要决定因素,在低方位角扩展时,俯仰角扩展对性能影响也是明显的。结果表明在同样的参数情况下估计MIMO系统空间谱时,采用三维均匀矩形阵列是有优势的。

基于拉普拉斯分布天线阵列下MIMO性能研究

多天线系统是可以克服多径干扰的影响并增加频谱使用效率的系统。MIMO系统的容量增加主要取决于无线电信道的空间相关性性能。主要研究了MIMO天线阵列系统的性能,包括MIMO空间时间相关性和天线阵列配置,推导了当角能量遵循拉普拉斯分布时均匀线性阵列、均匀圆阵的衰落相关性解析公式,并分析了两种天线阵列下的系统信道容量。通过计算机程序模拟仿真验证了分析结果,验证结果表明当阵元间距增大或者衰减因子减小(角度扩展增大)时,空间衰落相关性减小,系统信道容量增大,提升了系统性能。

MIMO无线通信系统的随机信道性能分析

针对MIMO无线通信系统在随机相关衰落信道下的系统性能进行了全面研究。首先通过对恒定信道和秩亏信道的容量分析以及随机相关瑞利衰落信道的建模研究,提出了样本平均中断容量指标,并将其应用于发射机侧具有不同信道知识的信道容量计算中,从而得到瞬时信道容量;其次,通过对不同信道特征情形下的接收机接收功率分析,提出了多流传输和发射机侧在不同信道知识下的MIMO天线增益的计算公式,最后提出了实际可实现MIMO系统在有限块码长和误差概率情形下的瞬时截止速率;仿真实验结果表明,针对MIMO系统的随机相关瑞利衰落信道的建模及其提出的性能指标理论计算公式是有效和实际可行的。

均匀平面天线阵列的大规模MIMO系统评估

针对毫米波和传统蜂窝频段场景下频谱效率和传输可靠性较低的问题,文章提出了一种三维散射簇多天线信道模型以分析大规模多输入多输出(MIMO)系统性能。文章假设仰角和方位角分别遵循拉普拉斯和Von-Mises分布,推导出均匀平面阵列天线各单元之间空间相关系数的解析表达式,最后建立MIMO多天线系统模型并分析其系统性能。研究了仰角功率谱中不同角度扩展对均匀平面阵列衰落相关性和信道容量的影响,以及不同信噪比和天线阵元数对频谱效率的影响。分析结果与传统的均匀线性阵列进行比较表明,在毫米波场景下,均匀平面阵列比均匀线性阵列更适用于大规模MIMO系统,这使未来的移动网络工作在不同频段和蜂窝小区成为可能。

MIMO天线阵列多径信道接收性能优化研究

为进一步研究多径信道空间衰落相关性SPC对多天线MIMO系统性能的影响,探讨均匀圆形阵列UCA多天线系统在波达信号角功率谱Az分布下的衰落相关性近似算法,提出优化改进型信号谱分布,分析了MIMO阵列方向对多径信号的优化问题。结果表明:改进模型的衰落相关性能在φ0=0°和天线阵元间距大于0.7个波长时比以往模型优越,且在功率谱角度扩散较小时不可忽视MIMO天线阵列方位的影响,为提高接收性能,应使来波束信号或去波束信号尽可能与MIMO阵列法线方向一致。分析结果为MIMO阵列工程设计提供了有益的理论分析基础。

基于VMF分布模型的MIMO多天线系统性能研究

基于3维环境的空间统计信道,提出MIMO天线阵列下的VMF分布模型.研究MIMO多天线ULA,UYA和UCA在移动台和基站的拓扑结构,得到VMF(Von Mises Fisher)分布模型下ULA,UYA和UCA的空间衰落相关性(SFC)函数的表达式,比较不同天线阵列对平均仰角(MEOA)的灵敏度.研究表明,MIMO天线阵列的SFC由集中参数、平均方位角(MAOA)及平均仰角(MEOA)决定,该模型的信道性能结果与理论一致.

角度域任意功率谱MIMO信道特征计算

针对任意散射环境信道,文中提出基于角度域任意功率谱PDF的基函数采样近似拟合算法,并以小角度扩展拟合等效大角度域扩展,计算并导出各种拟合以及实测数据情况下的无线信道衰落相关性(Spatial Fading Correlation,SFC)特征,重建了MIMO多输入多输出系统的信道参数模型。首先,研究小角度扩展功率谱PDF在Sinc分布、高斯分布以及拉普拉斯分布下的SFC闭合表达式,以基于任意角度域采样拟合方法来简化近似评估模型;然后,以常见的信道Von Mises分布数据为参考,拟合获取其在角度域下MIMO多天线SFC近似简化解;最后,通过计算和仿真实验得出近似计算法在特定条件下具有很好的拟合度,详细讨论了大角度扩展模型中的基函数采样数目和加权系数的选取依据及其拟合精度。结果表明,文中所提计算方法可准确地拟合对MIMO多天线系统分析时的适用性和计算效率,能降低理论计算的复杂性,可满足实际信道建模及Massive MIMO阵列设计的精度需求,且可提高性能和计算效率。

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。

多类簇功率谱对MIMO信道与性能影响

为分析在各种功率谱下接收信号相关性参数及其近似计算,建立功率谱在典型均匀角分布、高斯分布及拉普拉斯等分布下的闭合函数表达式,提出近似方法和MIMO系统的接收信道模型。推导在复杂反射物环境下形成多类簇的多边波达信号分布,并得出各种组合分布情况下的无线信道衰落相关性特征。实例计算和仿真实验结果表明,表达式和部分近似法可更有效分析波达信号多种组合功率谱下MIMO系统接收信道衰落参数及性能。

自由空间光通信系统中基于六角晶格分布的接收阵列布局设计

自由空间光通信系统中,多孔径接收技术是应对大气湍流引发信号衰落的有效手段。多孔径接收技术中,接收孔径间距离受限带来的衰落相关性造成系统性能损失,分析了弱大气湍流干扰下多孔径接收系统的特性,根据分析结果设计了一种基于六角晶格分布的接收阵列布局。在此基础上对所设计阵列的性能增益进行分析,得到了接收孔径数量取值的较优范围。仿真结果表明,与传统的方阵布局相比,在有限面积内,所设计的基于六角晶格分布的接收阵列布局方式具有优势,能够有效降低系统误码率,获得较大的性能增益。