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1、學號10700105天津城建大學畢業(yè)設計（論文）開題報告（基于matlab的MIMO信道模型仿真）學生姓名胡劍專業(yè)名稱電子信息工程指導教師王燕計算機與信息工程學院2014年3月21日畢業(yè)論文開題報告題目名稱：基于matlab的MIMO信道模型仿真1.課題研究立項依據（1）課題來源：近年來,隨著無線通信的迅猛發(fā)展,多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技術已逐漸成為核心技術之一。它在不增加帶寬和額外發(fā)射功率的前提下,就能夠實現(xiàn)高速率傳輸,使得在有限的頻帶上能
2、實現(xiàn)更高速率信息的傳輸,這對于解決當今越來越緊缺的頻譜資源提供了有力的技術條件,因此該技術在移動通信系統(tǒng)中有著很廣闊的應用前景。然而,在實際通信環(huán)境中MIMO的通信性能常常受到無線信道衰落特性的影響,因此MIMO的大規(guī)模應用還面臨著大量有待解決的問題。故需要對無線MIMO衰落信道的空間特性進行研究,建立合適的無線衰落信道模型,推動MIMO技術的發(fā)展。（2）科學意義和目的：MIMO系統(tǒng)利用無線信道的多徑傳播，開發(fā)空間資源，建立空間并行矩陣傳輸通道，利用空時聯(lián)合處理提高無線通信系統(tǒng)的容量與可靠性。然而，決
3、定空時處理性能的關鍵因素在于無線傳播信道的空時特性。研究表明，只有在無線信道散射傳播的多徑分量足夠豐富的條件下，各對發(fā)-收天線單元間的多徑衰落才趨于獨立，信道矩陣才趨于滿秩；如果散射不夠豐富或天線單元間距較小等，多徑衰落將不完全獨立，信道矩陣也非滿秩，MIMO信道的空間優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮，MIMO系統(tǒng)傳輸方案的性能將下降，即信道傳播條件決定了MIMO系統(tǒng)的信道容量。進行MIMO信道模型仿真，有利于模擬各種實際信道條件、評估各種空時處理算法的相對性能、優(yōu)化設計高性能的通信系統(tǒng)。對于提高頻譜效率實現(xiàn)高速率
4、無線通信也具有重要意義。近年來,隨著無線通信的迅猛發(fā)展,多輸入多輸出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技術已逐漸成為核心技術之一。它在不增加帶寬和額外發(fā)射功率的前提下,就能夠實現(xiàn)高速率傳輸,使得在有限的頻帶上能實現(xiàn)更高速率信息的傳輸,這對于解決當今越來越緊缺的頻譜資源提供了有力的技術條件,因此該技術在移動通信系統(tǒng)中有著很廣闊的應用前景。然而,在實際通信環(huán)境中MIMO的通信性能常常受到無線信道衰落特性的影響,因此MIMO的大規(guī)模應用還面臨著大量有待解決的問題。故需要
5、對無線MIMO衰落信道的空間特性進行研究,建立合適的無線衰落信道模型,推動MIMO技術的發(fā)展。（3）國內外研究現(xiàn)狀：實際上MIMO技術并不是近些年才有的，最早在1908年馬可尼就提出MIMO技術。但MIMO技術真正對無線移動通信形成一定的影響是上世紀90年代。在AT&TBell實驗室學者的帶動下，MIMO技術才進入一個嶄新的階段迅速發(fā)展起來。鑒于MIMO技術的巨大優(yōu)勢和應用前景，現(xiàn)在越來越多的國內外研究機構都把目光放到MIMO信道建模上及相關技術上，以便走在MIMO技術的前端。2.課題研究的基本內容及
6、預期目標或成果（1）方案基本內容一、無線信道的數(shù)學模型計算二、瑞麗衰落信道模型計算、仿真三、萊斯衰落信道模型計算、仿真（2）可行性驗證。了解瑞麗衰落信道和萊斯衰落信道的相關性質。把仿真后得到的結果與兩種信道的相關性質相比較。反過來驗證設計的信道是否正確。（3）matlab仿真。利用matlab軟件編寫界面，設計瑞麗衰落信道、萊斯衰落信道并仿真。觀察總結相關性質。掌握在matlab的開發(fā)環(huán)境中，控制多個文件和圖形窗口，函數(shù)嵌套，有條件中斷等；對于matlab對許多專門的領域開發(fā)的功能強大的模塊集和工具箱
7、。并且通過大量練習實現(xiàn)靈活應用。（4）總結。完成了設計、論證、仿真工作后，對本次課題設計進行一個全面深入的總結，論述該系統(tǒng)的應用價值，及在設計過程中存在的缺陷。同時論述本次設計中應用到的思想方法有何借鑒意義。3.課題的研究方案（1）研究思想通過建立MIMO衰落信道模型并仿真，得到MIMO衰落信道特性，與參照標準做對比。(2)研究方案1.無線信道的數(shù)學模型為了便于具體分析MIMO空時信道，有必要從數(shù)學模型的角度對多徑進行分析。一個帶通信號如下：（1）式中——等效低通信號；——載頻。假設信道包含L條路徑，
8、則接收到的帶通信號和等效低通信號可以表示成（2）(3)式中——第條路徑的衰減系數(shù)；——第路徑的相移；——第路徑的時延。（4）式中——第路徑的多普勒頻移。第一項是由多普勒頻移產生的相移，第二項是由時延產生的相移。我們將引入瑞利衰落模型和萊斯衰落模型來描述窄帶多徑環(huán)境（非頻率選擇性）中的信號變化。對于非頻率選擇性信道，時延擴展相對于碼元周期很小，因此有如下假設：（5）如果信道中有L條多徑存在，則接收信號可以表示為：（6）定義復乘系數(shù)為：（7）則有（8）(9)
