本文關鍵詞：MIMO無線統(tǒng)計信道建模與仿真分析

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【摘要】：無線通信系統(tǒng)中往往伴隨著信道的多徑效應,MIMO(Multiple Input Multiple Output)系統(tǒng)技術正是利用這一缺點,從而在不增加頻譜帶寬和發(fā)射功率的情況下,有效地提高了系統(tǒng)的信道容量。隨著MIMO技術越來越多應用于各種先進技術中,MIMO已經(jīng)成為目前研究的熱點技術之一。MIMO系統(tǒng)的性能主要由無線衰落信道以及收發(fā)端的天線陣列決定,所以本文主要圍繞基于幾何的統(tǒng)計信道模型的分析和MIMO系統(tǒng)的相關性以及容量的研究,主要有以下四部分：首先研究的是比較詳細地介紹了無線衰落信道大尺度衰落和小尺度衰落,并且介紹幾種常見的大尺度衰落模型和小尺度衰落模型。在研究MIMO信道模型中,著重介紹了一些經(jīng)典的幾何信道模型：單環(huán)模型、單線模型、單反射幾何圓盤模型以及單反射橢圓模型。其次建立基于不同的散射體分布的非對稱幾何信道模型,主要采用均勻分布、高斯分布以及指數(shù)分布模型。在均勻分布模型下,給出了指向性天線的主瓣角度以及方向性對TOA(Time of Aarrival)概率密度分布的曲線的影響。在高斯分布和指數(shù)分布模型下,用幾何分割的數(shù)學方法推導出散射體分布下的AOA/TOA、AOA(Angle of Arrival)以及TOA的概率密度函數(shù)。另外由于存在多普勒效應,也給出了移動臺的多普勒功率譜。在MIMO系統(tǒng)中設置四單元的ULA(Uniform Line Array);和UCA(Uniform circular Array)天線結(jié)構(gòu),仿真結(jié)果顯示UCA相對于ULA具有明顯的優(yōu)勢。然后本文提出一種基于空心三維MIMO信道模型,分析了MIMO的信道參數(shù)和信道容量。在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)分別推導出MS(Mobile Station)端和BS(Base Station)端的信號AOA概率密度分布。同時也推導了三維模型下多普勒頻移。仿真結(jié)果表明,此三維MIMO模型具有很強的可塑性,適合多種通信環(huán)境。最后建立基于散射體VMF(Von Mises Fisher)分布的三維空間MIMO模型。相對于典型的天線拓撲結(jié)構(gòu),建立UYA(Uniform Y-shape Array)天線陣列,推導出此天線陣列下的MIMO空間衰落相關性的表達式,并且對信道的容量進行了分析。仿真結(jié)果表明,擴展因子和平均到達俯仰角主要影響著MIMO信道容量的性能。另外,UYA天線陣列結(jié)構(gòu)比UCA天線陣列結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)勢,能有效提升MIMO信道的容量。
【關鍵詞】：信道模型 到達角度 到達時間 多普勒 空間相關性 信道容量
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 引言8-10
• 1.2 MIMO系統(tǒng)的基本原理10-11
• 1.3 MIMO信道模型研究現(xiàn)狀與存在問題11-12
• 1.3.1 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 研究存在問題12
• 1.4 本文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排12-14
• 第二章 無線衰落信道及信道模型14-24
• 2.1 大尺度衰落14-17
• 2.1.1 自由空間路徑損耗模型14-15
• 2.1.2 兩徑模型15
• 2.1.3 奧村-哈塔模型15-16
• 2.1.4 路徑損耗和陰影衰落混合模型16-17
• 2.2 小尺度衰落17-18
• 2.2.1 頻率選擇性衰落17-18
• 2.2.2 時間選擇性衰落18
• 2.3 無線多徑信道包絡統(tǒng)計模型18-19
• 2.4 傳統(tǒng)統(tǒng)計信道模型19-23
• 2.4.1 單環(huán)模型和單線模型19-21
• 2.4.2 單反射幾何信道模型21-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于不同散射體分布的非對稱幾何信道模型24-48
• 3.1 引言24
• 3.2 非對稱幾何信道模型24-25
• 3.3 基于散射體均勻分布模型25-33
• 3.3.1 MS在有效散射區(qū)域內(nèi)26-29
• 3.3.2 MS在有效散射區(qū)域外29-30
• 3.3.3 仿真與分析30-33
• 3.4 基于散射體高斯分布和指數(shù)分布模型33-46
• 3.4.1 AOA/TOA聯(lián)合概率和邊緣概率分布33-34
• 3.4.2 AOA邊緣概率分布34-35
• 3.4.3 TOA概率分布35-36
• 3.4.4 多普勒功率譜36-37
• 3.4.5 MIMO多天線陣列系統(tǒng)37-38
• 3.4.6 數(shù)值結(jié)果與分析38-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 基于改進三維空間域的統(tǒng)計信道模型48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 三維空間信道模型48-49
• 4.3 MS端的AOA概率密度分布49-51
• 4.3.1 水平面內(nèi)的邊緣密度函數(shù)49-50
• 4.3.2 垂直面內(nèi)的邊緣密度函數(shù)50-51
• 4.4 BS端的AOA概率密度分布51-54
• 4.4.1 水平面內(nèi)的邊緣密度函數(shù)51-52
• 4.4.2 垂直面內(nèi)的邊緣密度函數(shù)52-54
• 4.5 上行鏈路TOA概率密度分布54-55
• 4.6 多普勒頻移概率密度分布55-57
• 4.7 仿真結(jié)果與分析57-62
• 4.7.1 AOA分析57-60
• 4.7.2 TOA分析60-61
• 4.7.3 DS分析61-62
• 4.8 本章小結(jié)62-64
• 第五章 基于VMF分布的三維空間域MIMO研究64-78
• 5.1 引言64-65
• 5.2 三維空間VMF模型65
• 5.3 MIMO天線陣列65-67
• 5.4 MIMO系統(tǒng)空間衰落相關性67-70
• 5.5 MIMO系統(tǒng)信道容量70-71
• 5.6 系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析71-76
• 5.6.1 空間衰落相關性71-74
• 5.6.2 MIMO系統(tǒng)的信道容量74-76
• 5.7 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文的工作總結(jié)78-79
• 6.2 未來的工作展望79-80
• 附錄 縮略語80-82
• 參考文獻82-88
• 致謝88-89
• 攻讀學位期間取得的科研成果89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 江浩;周杰;菊池久和;邵根富;;基于三維空間域移動通信統(tǒng)計信道的多普勒效應[J];物理學報;2014年04期

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本文編號：725320