本文關(guān)鍵詞：具有天線耦合的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)研究　出處：《大連海事大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 大規(guī)模MIMO 空間相關(guān)性 互耦效應(yīng) 有限的物理尺寸

【摘要】：近年來,全球信息通信產(chǎn)業(yè)朝著移動化、寬帶化和智能化的方向發(fā)展。全球互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展即將進入"工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代",它是大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等最新信息技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)的深度融合。為了滿足未來移動通信系統(tǒng)對頻譜效率和能量效率需求的巨大挑戰(zhàn),第五代移動通信系統(tǒng)(The fifth generation mobile communication system,5G)的研究已經(jīng)揭開了大幕。大規(guī)模MIMO技術(shù)能夠有效地提高頻譜效率的同時顯著地降低傳輸功率,使其成為5G的關(guān)鍵技術(shù)。大規(guī)模MIMO技術(shù)天線陣列的天線數(shù)量往往達到幾十根甚至上百根,天線之間的距離往往很小,這時互耦效應(yīng)對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的影響就不能被忽視。本文首先分析了互耦效應(yīng)對傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)遍歷容量和天線空間相關(guān)性的影響。仿真結(jié)果表明,互耦效應(yīng)可以減小MIMO系統(tǒng)天線空間相關(guān)性,從而增加MIMO系統(tǒng)的遍歷容量;互耦效應(yīng)對MIMO系統(tǒng)的影響與天線陣列中天線的放置方式有關(guān),共線放置時互耦效應(yīng)對MIMO系統(tǒng)的影響遠遠小于齊平放置的情況。然后分析了互耦效應(yīng)對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)可達速率的影響,詳細介紹了天線陣列采用等距線性陣列、均勻圓周陣列和矩陣陣列三種情況下天線耦合矩陣的EMF計算方法。仿真結(jié)果表明,互耦效應(yīng)會降低大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的可達速率。本文重點討論了當配備天線陣列的物理尺寸有限時,互耦效應(yīng)和空間相關(guān)性對系統(tǒng)可達速率的影響。此時天線數(shù)量和天線距離是一對相互矛盾的量,增加天線數(shù)量可以增加發(fā)射或接收分集,但由于天線之間距離的減小,使互耦效應(yīng)和空間相關(guān)性增強。這就需要在天線數(shù)量和天線距離之間找到一種權(quán)衡。仿真結(jié)果表明,由于互耦效應(yīng)和空間相關(guān)性的影響,配備天線陣列的物理尺寸有限時,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的可達速率不再隨著天線數(shù)量的增加而持續(xù)增長,而在某點出現(xiàn)最佳值。通過仿真分析找到這個最佳值對配備天線陣列具有一定的指導意義。
[Abstract]:In recent years, the global information and communication industry is moving towards the direction of mobility, broadband and intelligence. The development of the global Internet is about to enter the "industrial Internet era", it is big data, cloud computing, mobile Internet. In order to meet the great challenge of spectrum efficiency and energy efficiency in future mobile communication systems, the latest information technology such as the Internet of things and other information technologies are deeply integrated with traditional industries. The fifth generation mobile communication system. Large scale MIMO technology can effectively improve the spectral efficiency while significantly reducing transmission power. The large scale MIMO antenna array often has dozens or even hundreds of antennas, and the distance between antennas is often very small. The influence of mutual coupling effect on large-scale MIMO system can not be ignored. Firstly, the effect of mutual coupling effect on ergodic capacity and antenna spatial correlation of traditional MIMO system is analyzed. The mutual coupling effect can reduce the spatial correlation of antenna in MIMO system and increase the ergodic capacity of MIMO system. The effect of mutual coupling effect on MIMO system is related to the antenna placement in antenna array. The influence of mutual coupling effect on MIMO system during collinear placement is much smaller than that of parallel placement. Then the influence of mutual coupling effect on the reachability rate of large-scale MIMO system is analyzed. In this paper, the EMF calculation method of antenna coupling matrix is introduced in detail. The simulation results show that the antenna coupling matrix is based on linear array, uniform circular array and matrix array. The mutual coupling effect can reduce the reachability rate of large-scale MIMO system. This paper focuses on discussing when the physical size of antenna array is limited. The effect of mutual coupling effect and spatial correlation on the reachable rate of the system. In this case, the number of antennas and the antenna distance are a pair of contradictory quantities, and increasing the number of antennas can increase the transmit or receive diversity. However, due to the decrease of the distance between antennas, the mutual coupling effect and spatial correlation are enhanced, so we need to find a trade-off between the number of antennas and the antenna distance. The simulation results show that. Due to the effect of mutual coupling and spatial correlation, when the physical size of antenna array is limited, the reachable rate of large-scale MIMO system no longer increases with the increase of antenna number. At some point, the optimal value is found by simulation analysis, which has a certain guiding significance for the antenna array.
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.3

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本文編號：1404675