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多输入多输出(MIMO)技术通过充分开发空间资源,利用多个天线实现多发多收,在不增加带宽和发射功率的情况下,可以成倍地提高信道容量,同时也可以提高信道的传输可靠性,降低误码率,综合利用了MIMO信道提供的空间复用增益和空间分集增益。
本文通过建立一般的MIMO信道模型,主要研究了影响MIMO系统信道容量的各种参数。这些参数有散射环境、相关性、天线极化、天线阵列、信噪比等。并通过MATLAB软件对所建立的模型进行仿真,并对结果进行对比分析。
本文研究的主要工作如下:
(1)对于散射环境的分析,建立了一般的MIMO三维信道模型,基于该模型,推导了信道容量公式,并进行仿真,得出结论散射体环境越丰富,信道容量越大。
(2)对于相关性的分析,比较低相关性和高相关性对信道容量的不同影响,并进行仿真,得出结论相关性越低,信道容量越大。
(3)对于天线极化的分析,建立双极化模型,并进行仿真,得出结论正交极化能增大系统容量。
(4)对于天线阵列的分析,建立均匀线阵和均匀圆阵的模型,基于该模型,分别推导这两种模型下的最大信道容量与天线间距之间的关系,并进行仿真,得出结论当取得相同的容量值,均匀圆阵的间距大于均匀线阵的间距。
(5)对于信噪比的分析,推导了在不同信噪比下的信道矩阵的最佳秩,并由此确定收发天线之间的最佳间距,同时也考虑了收发天线非最佳间距的情况,并进行仿真分析,得出在收发天线间距取最佳间距时的容量值大于非最佳间距的容量值。