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随着现代无线通信技术的发展,高性能、大容量的无线通信技术已经成为了业内研究的热点。由于各种无线通信业务和宽带数据业务的不断发展,无线资源,尤其是频谱资源变得越来越紧张,如何更高效地利用这些有限的通信资源已经成为第三代和第四代移动通信技术发展的焦点所在。研究表明,使用多天线的MIMO技术能够充分利用空间资源,在不增加系统带宽和天线总发射功率的情况下,可有效对抗无线信道衰落的影响,大大提高系统的频谱利用率和信道容量,因而,MIMO技术已经被认为是未来无线通信系统的一项关键技术。然而,目前MIMO系统的分析方法和模型在某些方面还存在一些不足。现有MIMO系统的研究,对于收发天线往往采用全向化的理想假设以简化计算,忽略了天线的形式和特性对收发信号以及无线信道的作用。另外,现有的MIMO模型是基于点对点的传输系统,丢失了信号的空间分布和相位变化信息。在信道建模方面通常采用射线法作为理论模型,即假设信号以射线形式传播及反射,但射线法成立的前提是入射物体尺寸远远大于波长,当物体尺寸与波长可比拟的情况下则射线法失效。可见,由于现有的MIMO分析方法采用了一些理想化的模型并忽略了一些相关因素以达到简化分析的目的,因而丢失了许多有用的信息,使得在某些特定环境下的实际测量结果与理论分析结果产生较大的差别。因此针对MIMO研究中存在的上述问题,寻求包含具体收发天线和空间信道在内的更为可靠的MIMO系统分析方法是很有必要的。本文运用电磁场基本理论结合全波分析方法分析MIMO无线传输模型的特性,重点分析了MIMO系统中收发天线的特性以及它们对于MIMO系统的影响。本文提出使用收发天线上的电流分布作为MIMO系统收发信号的表征方式,其原因是由于电流分布不仅包含幅度、相位和空间分布信息,而且是收发天线具体特性和天线阵列互耦等一系列信道信息影响的综合结果,在理论上甚至可以由天线电流分布得到整个空域的场分布,故而采用电流分布作为分析对象实质上包含了更为丰富和完整的系统信息。为了能够精确得到收发天线上的电流分布,本文通过建立完整和详细的收发系统模型,采用电磁场全波分析方法编程计算得到特定环境下天线电流分布的精确解。故本文首先使用不同方法求解天线阵列的电流分布,以此证明了该方法的正确性并且说明针对不同问题选用不同的数值计算方法以减少计算时间并提高计算精度。其次本文从电流分布的角度详细研究了MIMO系统收发端天线阵列间的互耦效应和MIMO信道的空间相关性等影响MIMO系统性能的基本因素。MATLAB仿真结果表明,天线间的互耦效应使得天线阵列单元上的电流分布围绕不计互耦下的电流分布波动,其波动的特性类似于贝塞尔函数特性,与现有的理论分析结果和测量结果十分吻合,这也从电磁角度揭示了天线互耦效应对MIMO系统影响的原因。此外,仿真结果还证明了从电流分布角度定义MIMO信道空间相关系数方法的准确性和有效性,并且在计算过程中本文首次提出以来波角谱能量比为原则确定理论分析模型的参数,并且证明了用该方法建立的模型能够适用于多种来波角谱分布的情况,这也为在不规则来波角谱或者具有多个主方向的来波角谱分布环境提供了一种有效的分析方法。最后,本文对前面的研究做了简要总结,并且对从电磁场谱域角度定义MIMO空间相关性作了一定的仿真与理论探讨,拓展了MIMO系统的研究思路,也指明了自己今后的研究方向。