MIMO系統(tǒng)空域相關(guān)性分析與信道估計(jì).pdf

1、現(xiàn)代無線通信正面臨著頻譜資源有限，無線傳輸環(huán)境復(fù)雜等困難。研究表明，MIMO(Multi Input Multi Output)技術(shù)能顯著增加信道容量，提高頻譜效率，而OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)以其簡單易行的調(diào)制解調(diào)方式和均衡處理得到廣泛的關(guān)注。MIMO-OFDM技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為4G(4 Generation)的關(guān)鍵技術(shù)，可以滿足對抗衰落、適應(yīng)高信道容量、高比特信息

2、速率等寬帶多媒體應(yīng)用的要求。 MIMO衰落信道的測量和建模方法是MIMO關(guān)鍵技術(shù)之一。基于收發(fā)衰落相關(guān)特征建模方法是諸多建模方法之一。相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這一模型更能描述MIMO系統(tǒng)的容量特性，并且這一模型能較好地匹配MIMO衰落信道的空時(shí)相關(guān)特征。本文將對MIMO系統(tǒng)的空域相關(guān)性展開討論。對MIMO無線衰落信道模型和衰落統(tǒng)計(jì)特性研究的一方面是對MIMO信道衰落空時(shí)統(tǒng)計(jì)特性的測量和理論分析，其中之一即關(guān)注多徑到達(dá)接收端的來波

3、方向(Direction of signal arrival，DOA)。本文將在DOA估計(jì)精度與模糊方面展開詳細(xì)討論。 論文的研究主要分為三大部分：第一部分MIMO無線信道空域相關(guān)性的分析；第二部分MIMO天線陣角度譜估計(jì)精度和模糊問題；第三部分介紹了MIMO-OFDM信道算法及硬件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。 本文首先分析了MIMO系統(tǒng)的空域相關(guān)性，并根據(jù)香農(nóng)信道容量推導(dǎo)出了MIMO系統(tǒng)信道的秩與信道容量關(guān)系的解析表達(dá)式。信道空域的相關(guān)

4、，使得信道矩陣的秩降低，從而影響了MIMO系統(tǒng)的信道容量，可見空域相關(guān)是影響MIMO系統(tǒng)性能不可忽視的一個(gè)因子。本文分別討論了線形陣列、平面圓形陣列和立體陣列模型在來波角度譜分別為均勻、余弦、高斯和拉普拉斯分布下空域相關(guān)性的解析表達(dá)式。并將來波角度譜的分布從一維推廣到二維。其中立體陣列模型是基于空間坐標(biāo)的條件下，依據(jù)各陣子空間坐標(biāo)而推出的解析表達(dá)式，該式可根據(jù)實(shí)際情況做相應(yīng)變形，從而具有一定的通用性。 第二部分討論了空間角度譜估

5、計(jì)精度問題和估計(jì)模糊問題。從上段所述可知空域相關(guān)性的分析建立在來波角度譜的分布上，來波角度譜分布的形式直接影響著空域相關(guān)性，來波角度估計(jì)精度如何則變成了至關(guān)重要的問題。本文在第一部分建立的三種天線陣列模型下分別推導(dǎo)了其角度估計(jì)誤差解析表達(dá)式，并討論了影響估計(jì)誤差的因素。同時(shí)角度估計(jì)存在一定的模糊，論文基于三種天線陣模型討論了各自測向模糊角問題，并給出了模糊值與真實(shí)值之間的關(guān)系表達(dá)式。 第三部分介紹了MIMO—OFDM信道估計(jì)算法