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《天線陣列布局對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)信道容量的影響_2.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、.word格式,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)信道容量的影響因素本文研究了大規(guī)模MIMO信道容量的影響因素。首先建立了空間衰落相關(guān)信道模型并研究了天線間隔、角度擴展和天線陣列方位、天線布局對空域相關(guān)性的影響，研究了兩個天線間距對信道容量的影響，然后研究了幾種典型天線布局下的天線數(shù)目較大時的遍歷信道容量。仿真表明在相同的天線孔徑下，圓陣具有最佳的遍歷容量，均勻線陣具有最差的遍歷容量，天線排列在圓周上和排列在圓周圍成的區(qū)域內(nèi)信道容量相差不大。1引言MIMO系統(tǒng)通過空間復用能夠提高信道容量和頻譜利用率。當天線處于散
2、射體豐富的環(huán)境中，天線數(shù)量的增加會使得信道容量隨之線性增加，因為信道可以看成多個并行的獨立子信道的合成。但事實上這些子信道并不是獨立的，射線經(jīng)過較少的散射、有限的角度擴散以及較小的天線間距都會使信道產(chǎn)生空間相關(guān)。多天線系統(tǒng)信道容量和誤碼率性能在很大程度上取決于子信道之間的空間相關(guān)性，許多文獻研究了空間相關(guān)性及其參數(shù)對信道容量的影響[[]張唯希,周杰.基于相關(guān)矩陣的MIMO系統(tǒng)信道容量分析[J].通信技術(shù),2011,44(3):132-135.，[]ShiuDS,FoschiniGJ,GansMJ,
3、etal.Fadingcorrelationanditseffectonthecapacityofmultielementantennasystems[J].Communications,IEEETransactionson,2000,48(3):502-513.，[]SaeedMA,AliBM,IsmailM,etal.EffectsofspatialcorrelationandassociatedparametersonthecapacityofMIMOfadingchannels[C]//N
4、etworks,2005.Jointlyheldwiththe2005IEEE7thMalaysiaInternationalConferenceonCommunication.,200513thIEEEInternationalConferenceon.IEEE,2005,2:6pp.]。這些文獻給出了存在空間相關(guān)時MIMO信道容量的計算表達式和結(jié)果，文獻[1]表明天線相關(guān)性的增加意味著系統(tǒng)信噪比的減小，信道容量會降低，文獻[[]郭黎利,王月瑜,刁鳴.天線陣列形狀與MIMO系統(tǒng)空域相關(guān)性的分析[
5、J].彈箭與制導學報,2007,27(4):290-294.]表明信道容量與信道傳輸矩陣的秩有關(guān)，接收信號的相關(guān)性的增加會降低信道傳輸矩陣的秩，導致信道容量的下降。所以信道矩陣的空域相關(guān)性是影響信道容量的重要因素，高度相關(guān)性會降低MIMO系統(tǒng)的性能。多天線的使用讓空域成了提高通信系統(tǒng)容量的新的來源。發(fā)射機和接收機端的天線之間的間隔與空域相關(guān)性有很大的關(guān)系。隨著天線間距的增大，相關(guān)性也隨之增大，所以為了降低相關(guān)性應盡量增大天線間距。然而發(fā)射天線和接收天線所能占有的空間是有限的。在一個有限的區(qū)域內(nèi)，不
6、同的天線布局可能導致不同的天線相關(guān)性和不同的性能。文獻[[]ForenzaA,HeathRW.ImpactofantennageometryonMIMOcommunicationinindoorclusteredchannels[C]//AntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium,2004.IEEE.IEEE,2004,2:1700-1703.]研究了不同天線布局下的空域相關(guān)性，再由收發(fā)天線兩端相關(guān)系數(shù)矩陣和獨立復高斯矩陣構(gòu)成整個信道矩陣
7、，建立相關(guān)信道模型，進而求出信道容量。而文獻[[]SohulMM.ImpactofAntennaarrayGeometryontheCapacityofMIMOCommunicationSystem[C]//ElectricalandComputerEngineering,2006.ICECE'06.InternationalConferenceon.IEEE,2006:80-83.]沒有通過相關(guān)系數(shù)矩陣研究不同天線布局的信道容量，而是在信道矩陣中引入了陣列流型矢量，來研究不同的幾何陣列流形對對信
8、道容量的影響，天線數(shù)目較少而且天線間距固定。本文首先建立了空間信道模型，該模型引入了角度功率譜和陣列流型矢量，然后研究了天線布局對空域相關(guān)性的影響，最后研究了天線數(shù)目較多時天線布局對信道容量的影響。2空間信道模型到達接收天線的信號由多個平面波疊加而成，平坦衰落信道復增益可以表示為,專業(yè).專注..word格式,(1)代表入射波的數(shù)目，是最大多普勒頻移，是載波頻率，是接收端移動速度，是光速，是第條入射波的到達角，是第條入射波的初始相位，服從均勻分布。由于發(fā)射天線和接收天線周圍散射體的不
