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MIMO是在发射端和接收端同时采用多个天线阵元的数字通信系统。MIMO技术在无需增加频谱资源和天线发射功率的情况下,可以使信道容量成倍增加,还可以提高无线频谱利用率,提高信道可靠性,降低误码率,是新一代移动通信系统采用的关键技术。如果能对无线信道进行准确的描述,建立一个精确的模型,通过有效的信号处理技术,那么必将显著改善无线通信系统的性能,通过精确的系统分析就可以预测出无线通信系统的容量。本文主要研究室内MIMO无线信道模型的统计特性、模型应用范围以、模型失配及信道传输系数等。主要包括以下内容:
1.分析了室内窄带NCOS、LOS和室内宽带NLOS传播情况下的MIIVIO信道克罗内克模型的统计特性。说明在NLOS传播情况下,MIMO信道系数服从Rayleigh分布,信道系数的相位是均匀分布的。在采用线性排列天线阵列情况下,给出了到达角分别为均匀分布和高斯分布条件下,不同扩展角时MIMO信道的相关系数。研究表明,当扩展角较小时,实际中得到较小的信道相关较难,而当扩展角较大时,得到较小的信道相关性是实际可行的,进一步证明了MIMO移动通信系统在射线路径丰富的城市环境应用具有更大的优越性;此外,给出了信道容量仿真研究结果,MIMO系统信道容量随最小发射或接收天线数量的增加比单天线系统信道容量成倍地增加。
2.研究了MIMO无线信道克罗内克模型可能存在的最小和最大失配。用matlab仿真模型的失配范围和相对误差。结果表明,模型的最小失配为0,此时模型可以准确的描述MIMO信道的统计特性等。而模型的失配范围在O一2之间,最大失配不会超过2。模型的失配范围很小,说明克罗内克模型可以很好的反映MIMO无线信道的传输特性等,在分析实际的通信系统中很实用。而相对误差的上限在62%左右,基本在50%以内,也说明了模型的误差较小,可以用来分析实际的MnMo无线通信系统。
3.克罗内克模型是基于信道矩阵的相关矩阵与发射端、接收端相关矩阵的克罗内克结构的。分析了信道传输系数矩阵H,用matlab仿真了MIMO信道的矩阵H,表明信道传输系数是服从零均值、互相独立的高斯分布,信道系数的包络服从Rayleigh分布。