MIMO信道建模與信道容量研究.docx

重慶郵電大學(xué)研究生堂下考試答卷2013-2014學(xué)年第2學(xué)期考試科目 移動(dòng)通信系統(tǒng) 姓 名 肖冬冬 年 級(jí) 2013級(jí) 專(zhuān) 業(yè) 信息與通信工程 2014 年 6月 20日MIMO信道建模與信道容量研究 肖冬冬 陳發(fā)堂(重慶郵電大學(xué)大學(xué)通信與信息工程學(xué)院 重慶 400065) (重慶郵電大學(xué)移動(dòng)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶400065)摘要: 多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)被認(rèn)為是現(xiàn)代通信技術(shù)中的重大突破之一，越來(lái)越成為無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIMO 技術(shù)是未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速 率傳輸、改善傳輸質(zhì)量、提高系統(tǒng)容量的重要途徑。然而，MIMO無(wú)線系統(tǒng)大容量的實(shí)現(xiàn)和其他性能的提高極大地依賴MIMO信道的模型。因此需要建立相應(yīng)的無(wú)線 MIMO 信道仿真模型來(lái)研究和評(píng)估 MIMO系統(tǒng)性能。本文首先闡述了論文的研究背景和 MIMO 信道模型的發(fā)展現(xiàn)狀，然后對(duì) MIMO 信道的建模方法進(jìn)行了分類(lèi)，并介紹了基于相關(guān)矩陣法的信道建模方法和 基于射線法的空間信道模型(SCM 信道模型)方法。本文最后研究了 SCM 信 道模型的空時(shí)相關(guān)性，信道特征值分布特性，并且分析了角度擴(kuò)展，天線間隔和信道特征值分布與信道相關(guān)性的關(guān)系。關(guān)鍵詞：MIMO；信道容量；空間信道模型；相關(guān)性MIMO channel modeling and channel capacity studyXiao Dong-dong Chen Fa-tang (Communication and Information Engineering college, Chongqing University of Posts and Telecommunications Chongqing 400065)(Mobile Communications Research Laboratory, Chongqing University of Posts and Telecommunications Chongqing 400065)Abstract: The Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) technology is the most promising breakthroughs in improving system performance, capacity and spectrum efficiency. The performance promised by MIMO is highly depended on the propagation channel models. So the corresponding MIMO radio channel models are established to study and evaluate the system performance. At the beginning of this thesis, the background of this thesis and the current development situation of MIMO channel model are introduced. The methods of channel modeling including the correlation-based one and the ray-based one are also described. Finally, the spatial-temporal correlation properties and distribution of the spatial channel model are studied the effect of channel correlation on MIMO system capacity through the aspect of angle spread, antenna configuration and diversity is well analyzed.Keyword：MIMO; Channels capacity; Spatial Channels Model; Correlation1 緒論本章首先簡(jiǎn)述了論文工作的研究背景，回顧了 MIMO 信道模型的發(fā)展現(xiàn)狀，然后介紹了兩種信道建模方法，最后介紹了MIMO中的信道容量分析。1.1 本文的研究背景未來(lái)移動(dòng)通信的目標(biāo)是，能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、向任何人提供快速可靠 的通信服務(wù)。具有高數(shù)據(jù)率、高頻譜利用率、低發(fā)射功率、靈活業(yè)務(wù)支撐能力的 未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)將無(wú)線通信的傳輸容量和速率提高十倍甚至數(shù)百倍。但是，隨著各種無(wú)線通信業(yè)務(wù)和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，無(wú)線資源，尤其是頻譜 資源變得越來(lái)越緊張，如何更高效地利用這些有限的通信資源成為無(wú)線通信技術(shù) 發(fā)展的焦點(diǎn)所在。研究表明，使用多天線的 MIMO 技術(shù)能夠充分利用空間資源，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線總發(fā)送功率的情況下，可有效對(duì)抗無(wú)線信道衰落的影響，大大提高系統(tǒng)的頻譜利用率和信道容量。然而，MIMO 系統(tǒng)大容量的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)其它性能的提高以及 MIMO 系統(tǒng)中使用的各種信號(hào)處理算法的性能優(yōu)劣都極大地依賴于 MIMO 信道的特性，特別是各個(gè)天線之間的相關(guān)性12。最初對(duì)MIMO 系統(tǒng)性能的研究與仿真通常都是在獨(dú)立信道的假設(shè)下進(jìn)行的，這與實(shí)際的 MIMO 信道大多數(shù)情況下具有一定的空間相關(guān)性是不太符合的。MIMO 系統(tǒng)的性能在很大程度上會(huì)受到信道相關(guān)性的影響。因此，建立有效的能反映 MIMO 信道空間相關(guān)特性并且適用于系統(tǒng)級(jí)和鏈路級(jí)仿真的 MIMO 信道模型對(duì)于選擇合適的處理算法來(lái)評(píng)估系統(tǒng)性能就顯得相當(dāng)重要。1.2 MIMO 信道模型的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì) MIMO 無(wú)線衰落信道模型和衰落統(tǒng)計(jì)特性的研究是設(shè)計(jì)空時(shí)處理和編碼算法、進(jìn)行 MIMO 無(wú)線鏈路性能仿真和系統(tǒng)容量評(píng)估的首要問(wèn)題。目前的研究主 要包括兩個(gè)方面：一方面是對(duì) MIMO 信道衰落空時(shí)統(tǒng)計(jì)特性的測(cè)量和理論分析； 另一方面是對(duì) MIMO 信道建模方法的研究。針對(duì)收發(fā)端均使用單輸入單輸出(SISO)無(wú)線衰落信道，國(guó)際上的標(biāo)轉(zhuǎn)化組織 都在實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上給出了適合陸地蜂窩的移動(dòng)傳播環(huán)境的一些典型信道 模型，如 ITU 公布的 M.1225 建議和歐共體科技研究組織(COST)制定的技術(shù)規(guī)范 COST207。針對(duì)自適應(yīng)天線應(yīng)用提出的單輸入多輸出矢量信道模型，也有相當(dāng)多的文獻(xiàn)公布了一些測(cè)量數(shù)據(jù)和建模方法34。在 SIMO 信道中，一般假設(shè)多個(gè)天線以較緊密間距的擺放于接收端或發(fā)送端，建模時(shí)僅考慮擺放天線陣列位置處的空間角譜分布和周?chē)⑸潴w的幾何分布。但是 MIMO 信道模型的多天線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和擺放方式已不僅局限于陣列形式，還包括小尺度范圍的分集形式和擴(kuò)展到大尺度的分散布置形式。此外，影響 MIMO 信道衰落特征的因素將同時(shí)包括接收和發(fā)送端周?chē)目臻g和時(shí)間的衰落統(tǒng)計(jì)特性，這導(dǎo)致了從理論上描述 MIMO 信道空時(shí)衰落特征的統(tǒng)計(jì)特性的困難，也引發(fā)了MIMO 信道建模的合理性、準(zhǔn)確性和復(fù)雜度等問(wèn)題。文獻(xiàn)詳細(xì)介紹了 MIMO 移動(dòng)通信系統(tǒng)信道模型的研究現(xiàn)狀。因此，如何構(gòu)建準(zhǔn)確的 MIMO 信道模 型來(lái)仿真現(xiàn)實(shí)的信道環(huán)境成為目前研究的重點(diǎn)。2 MIMO 系統(tǒng)的信道建模在早期 MIMO 信道模型研究中，為簡(jiǎn)化分析，通常假設(shè)天線陣列周?chē)嬖诖罅可⑸湮?，且天線元間距大于半波長(zhǎng)，不同天線的信道衰落是不相關(guān)的。在仿真 中通常利用 3GPP 中的 TU 信道來(lái)模擬 MIMO 信道，各個(gè) TU 信道是獨(dú)立產(chǎn)生，相互之間獨(dú)立，即相關(guān)系數(shù)為零。隨著 MIMO 信道研究的發(fā)展和趨于成熟，人們發(fā)現(xiàn)隨著 MIMO 信道相關(guān)性逐漸增強(qiáng)，MIMO 信道的容量將急劇下降。當(dāng)信道存在相關(guān)性時(shí)，早期將MIMO 技術(shù)研究成果應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)中時(shí)，性能將急劇降低甚至于不能正常工作， 而在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中具有相關(guān)性或相關(guān)性強(qiáng)的 MIMO 信道環(huán)境又大量存在，所以在 MIMO 信道的研究中要考慮建立接近實(shí)際信道環(huán)境的 MIMO 信道模型。2.1 MIMO 系統(tǒng)的信道模型種類(lèi)通常信道建模方法可分為兩大類(lèi)5，分別為物理模型和分析模型。物理模型主要是描述了收發(fā)天線間電磁波的雙向多徑傳播特性。由于物理信道模型是與特 定地理位置密切相關(guān)的，所以可以準(zhǔn)確描述電磁波的復(fù)振幅，到達(dá)角，離開(kāi)角和多徑分量。同時(shí)物理模型獨(dú)立于天線的具體配置和系統(tǒng)的帶寬。而分析模型是在 一定的系統(tǒng)和天線參數(shù)下，同時(shí)考慮了物理電磁波的傳播特性和天線的配置來(lái)描 述收發(fā)天線間的信道沖激響應(yīng)。在這種模型下，信道系數(shù)在空間和時(shí)間上是相關(guān)的隨機(jī)過(guò)程，而這種相關(guān)性是通過(guò)計(jì)算定義的。2.1.1 物理模型物理模型是基于實(shí)際環(huán)境測(cè)量建立的信道模型。它要求得到信道環(huán)境的詳細(xì)信息，如建筑物和自然界物體精確的位置、大小以及分布等。物理模型實(shí)現(xiàn)方法主要有確定性信道模型、基于幾何隨機(jī)信道模型和非幾何隨機(jī)信 道模型。確定性模型的基本思想就是如果傳播環(huán)境的詳細(xì)信息可以得到，那么無(wú)線傳播就可以看成一個(gè)確定過(guò)程；它可以確定空間任一點(diǎn)的各種空時(shí)特性。這類(lèi) 信道模型主要用于小區(qū)規(guī)劃?；趲缀坞S機(jī)模型是由散射體的具體位置決定的，而散射體的具體位置是通過(guò)特定的概率分布函數(shù)來(lái)隨機(jī)產(chǎn)生的。非幾何隨機(jī)模型通過(guò)統(tǒng)計(jì)參數(shù)描述了電磁波從發(fā)射端到接收端的傳播路徑，而不需要考慮幾何物理環(huán)境。基于射線法模型是物理模型中基于幾何隨機(jī)模型的簡(jiǎn)化模型，同時(shí)也是信道建模的常用方法之一，它不需要詳細(xì)知道信道環(huán)境和對(duì)特定的環(huán)境生成電子地圖，它根據(jù)一定的統(tǒng)計(jì)特性在基站和移動(dòng)臺(tái)周?chē)S機(jī)散布散射體組，對(duì)于每一個(gè)散射體組中散射體要符合測(cè)量統(tǒng)計(jì)出來(lái)特定角度延遲功率譜，每個(gè)散射體組對(duì)應(yīng)信道 模型中的一條路徑，而組中散射體反射、散射和繞射到接收端的射線就組成路徑中的各條子路徑。用射線跟蹤法來(lái)確定每條射線的角度、時(shí)延等信道參數(shù)，在接收端將這些射線迭加起來(lái)就得到了信道沖激響應(yīng)?；谏渚€法的信道模型有SCM6信道模型。2.1.2分析模型分析模型主要通過(guò)數(shù)學(xué)分析方法描述了收發(fā)天線之間的信道的沖激響應(yīng)特性，而不需要明確的電磁波傳播特性。單個(gè)沖激響應(yīng)包括一個(gè) MIMO 信道矩陣，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于引入信道矩陣，便于算法研究及算法驗(yàn)證。分析模型還可細(xì)分為：傳播驅(qū)動(dòng)模型和基于相關(guān)法模型。傳播驅(qū)動(dòng)模型是通過(guò)傳播參數(shù)獲得信道矩陣的，其中包括有限散射體模型，最大熵模型和虛擬信道實(shí)現(xiàn)模型?；谙嚓P(guān)法模型的特征為 MIMO 信道矩陣統(tǒng)計(jì)上具有相關(guān)性。2.1.3物理模型與分析模型的比較物理模型和分析模型是信道建模的兩種方法，兩種模型在應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)上都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。物理模型優(yōu)點(diǎn)在于物理模型獨(dú)立于天線陣元配置和系統(tǒng)帶寬等特性；通過(guò)增加還是移出直射路徑可以很方便在 LOS 和 NLOS 之間切換；考慮了時(shí)延擴(kuò)展，角度擴(kuò)展和正態(tài)陰影衰落的相互關(guān)系，包括各自內(nèi)部的關(guān)系；模型受到載頻和幾何結(jié)構(gòu)的限制很少，并且可以根據(jù)信道參數(shù)的變化做出及時(shí)改變；通過(guò)固定信道參數(shù)可以簡(jiǎn)化模型，也容易產(chǎn)生信道相關(guān)矩陣，向信道相關(guān)矩陣法過(guò)渡。而缺點(diǎn)是由于大量隨機(jī)參數(shù)的存在，需要大量仿真來(lái)獲得足夠和準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)特性；模型是基于片段的，它不能對(duì)信道特性動(dòng)態(tài)變化的信道進(jìn)行建模。分析模型優(yōu)點(diǎn)在于模型可以更加緊湊的表示，因?yàn)樵S多影響信道的變量被信道相關(guān)矩陣包含，只留下少量變量需要考慮；由于相關(guān)矩陣已經(jīng)包含了許多的影 響信道因素，在計(jì)算相關(guān)矩陣之前這些因素已經(jīng)確定，只有少量變量如陰影衰落、小尺度衰落等需要在每次實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中隨機(jī)產(chǎn)生；信道相關(guān)矩陣在模型中只需計(jì)算一次，有效減少了計(jì)算量。而缺點(diǎn)是必須為每種天線結(jié)構(gòu)構(gòu)造出相關(guān)矩陣，因?yàn)樘炀€結(jié)構(gòu)不同，相關(guān)矩陣也不同；LOS 和 NLOS 信道矩陣相差較大，無(wú)法平滑過(guò)渡；時(shí)間相關(guān)性和空間相關(guān)性相獨(dú)立，兩者之間的共同的統(tǒng)計(jì)特性沒(méi)有保留；大范圍參數(shù)像時(shí)延擴(kuò)展，角度擴(kuò)展等隨時(shí)間變化，這在模型中難于表現(xiàn)，因?yàn)檫@些參數(shù)在模型中包含在信道相關(guān)矩陣中并沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)，所以改變比較困難。2.2 基于相關(guān)矩陣法信道建?；谙嚓P(guān)矩陣法信道模型體現(xiàn)了空間信道之間的相關(guān)性，它利用實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)或信道統(tǒng)計(jì)信息得到空間信道的各種參數(shù)，例如時(shí)延擴(kuò)展、角度擴(kuò)展等，然后由這些參數(shù)推出信道空間相關(guān)矩陣。2.2.1相關(guān)矩陣法建模過(guò)程基于在 1.71GHz 與 2.05GHz 載頻下分別對(duì)室內(nèi)窄帶與寬帶信道測(cè)試的結(jié)果，Kernoa等提出了一種基于功率相關(guān)矩陣的隨機(jī) MIMO 信道模型7，其中 NM MIMO 系統(tǒng)的上行鏈路信道模型為: 其中， H ()是 MN 信道沖激響應(yīng)矩陣，L 是可分辨的多徑數(shù)目，Hi是延 遲為的復(fù)信道系數(shù)矩陣，并假定其元素 hmn服從零均值復(fù)高斯分布，且它們具有 相同的平均功率 pi ，它由功率遲延譜確定。發(fā)送端與接收端的相關(guān)特性分別通過(guò)相應(yīng)的功率相關(guān)矩陣RTX與RRX描述， 其元素可分別表示為 式中， 與 分別是發(fā)送端與接收端的功率相關(guān)系數(shù)，定義為 其中， E 代表取期望值，空間相關(guān)系數(shù)可表示發(fā)送端和接收端的相關(guān)系數(shù)的乘積形式，即 從而 MIMO 信道的相關(guān)矩陣可表示為兩個(gè)相關(guān)矩陣的直積(Kronecker積)形式 由RMIMO進(jìn)行相應(yīng)的矩陣分解得到一個(gè)對(duì)稱(chēng)映射矩陣 C，C 即為 MIMO 信道的空間相關(guān)成形矩陣，即 如果使用的是復(fù)數(shù)相關(guān)矩陣，則應(yīng)對(duì)RMIMO 作 Cholesky 分解；如果使用的是功率相關(guān)矩陣，則應(yīng)對(duì)RMIMO 作矩陣的平方根分解。a 為零均值，方差為 1 的 i.i.d復(fù)高斯變量，a 反映了 MIMO 信道的時(shí)頻衰落特性。最后，按照下式計(jì)算 MIMO信道系數(shù)矩陣： 式中，vec()是矩陣向量化操作，即將矩陣按列堆疊成一個(gè)列向量，ai 是 MN1 的列向量。 圖2.1給出了基于相關(guān)矩陣法生成信道系數(shù)的流程。 圖 2.1 相關(guān)矩陣法生成信道系數(shù)流程2.2.2 相關(guān)矩陣法信道模型的局限性相關(guān)矩陣法信道模型主要采用了 2.1.2 小節(jié)中相關(guān)法建模中的 Kronecker 模型，然而該模型的建模前提是假設(shè)發(fā)送端和接收端在空域上是相互獨(dú)立的，從而兩者的乘積便可以較為真實(shí)地反映信道的總體空域相關(guān)性。該模型因其數(shù)學(xué)分析的相對(duì)簡(jiǎn)化性被廣泛地采納，并得到了實(shí)驗(yàn)的證明。但其要求在實(shí)際中，發(fā)送端和接收端相距較遠(yuǎn)，信道的空域相關(guān)主要受天線附近局部環(huán)境的影響，而中間傳播路徑中存在著較多的散射體，使得中間路徑信道可以等效為服從 i.i.d 瑞利衰落。 因此這些前提使得該模型并不能代表所有的信道相關(guān)情況，具有一定的使用局限性。2.3 基于射線法的 SCM 信道建模通過(guò) 2.1.3 小節(jié)比較兩種 MIMO 信道建模方法，可知各種建模方法都有其自身的假設(shè)前提和建模特點(diǎn)，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。此外，基于 Kronecker 統(tǒng)計(jì)模型的 相關(guān)矩陣法信道建模方法局限性在于僅能反映 MIMO 信道的平均空時(shí)特性，且一般用于鏈路級(jí) MIMO 仿真。然而基于射線法的 SCM 信道模型更能反映 MIMO 信道的每次實(shí)現(xiàn)的變化特性30，且可用于鏈路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真該模型是為載頻 2GHz、帶寬 5MHz 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，是基于散射隨機(jī)假設(shè)建立的信道模型，基本原理是利用統(tǒng)計(jì)得到的信道特性，如時(shí)延擴(kuò)展、角度擴(kuò)展。該模型的每條徑都有特定角度擴(kuò)展值，比如 BS 側(cè)為 2 度，MS 側(cè)為 35 度。這些空間分布特性產(chǎn)生了每條徑在不同天線間的空間相關(guān)特性。并且通過(guò)在公式中引入天線間距得到信道之間的相關(guān)性。然而每條徑的衰落特性由 20 條等功率的子徑所構(gòu)成，這些子徑角度服從拉普拉斯分布。SCM 模型主要定義了 3 種場(chǎng)景，即市郊宏小區(qū)、市區(qū)宏小區(qū)和市區(qū)微小區(qū)。2.3.1 SCM 信道建模過(guò)程3GPP 的 TR25.966 協(xié)議對(duì) SCM 信道模型的構(gòu)建作了詳細(xì)的描述，在天線模型，路徑損耗模型，相關(guān)性模型，環(huán)境參數(shù)，各場(chǎng)景用戶參數(shù)的生成過(guò)程及信道系數(shù)的生成都進(jìn)行了詳細(xì)的描述。整個(gè)建模過(guò)程可以分為3個(gè)部分，1) 選擇仿真場(chǎng)景；2)確定用戶參數(shù)；3)生成信道系數(shù)。SCM 信道模型的仿真建模過(guò)程如圖 2.2所示。圖2.2 SCM信道模型的建模過(guò)程3 MIMO 信道容量的研究對(duì)于MIMO信道來(lái)說(shuō)，盡管在實(shí)際中需要考慮很多的因素，如多天線的集成及信號(hào)處理，但是一般來(lái)說(shuō)，我們還是認(rèn)為MIMO信號(hào)傳輸技術(shù)在有限頻帶的無(wú)線通信中有著很好的前景。在實(shí)際應(yīng)用中，如果巧妙的利用空間，在很窄的信號(hào)頻帶內(nèi)所容納的數(shù)據(jù)量將會(huì)非常大。3.1 不同天線配置下的信道容量3.1.1單輸入單輸出SISO信道容量我們從最簡(jiǎn)單SISO信道開(kāi)始，對(duì)于一個(gè)給定的信道，發(fā)射端的輸入信號(hào)功率為PT，在接收端信號(hào)的平均信干噪比為SINR0。這樣我們就能 估計(jì)出信道容量的香農(nóng)公式1： 其中，B為可利用的帶寬，顯然，SINR0是影響信道容量的重要參數(shù)。下面幾節(jié)我們研究如何通過(guò)增加發(fā)射天線與接收天線的個(gè)數(shù)來(lái)改變信道容量。3.1.2單輸入多輸出SIMO信道容量在SIMO系統(tǒng)中，接收端采用了N個(gè)天線，這樣接收端可以獲得衰落信號(hào)的N個(gè)不同的副本。如果這些信號(hào)具有相同的幅值，它們?cè)诮邮斩讼?干相加后會(huì)使信號(hào)功率增加為原來(lái)的N2倍，當(dāng)然，接收端也會(huì)加上N組噪聲或干擾。幸好這里是對(duì)噪聲和干擾進(jìn)行非相干相加，噪聲功率僅僅增加了N倍。 這樣SINR總體上還是有所增加： 沿著這一邏輯思路，該系統(tǒng)的信道容量近似為： 它稍微高于SISO情況下的信道容量。3.1.3多輸入單輸出MISO信道容量在MISO系統(tǒng)中，發(fā)射端采用M根天線。這樣總的發(fā)射功率被分到M根發(fā)射天線上。盡管每個(gè)發(fā)射天線上的功率有所下降，將發(fā)射信號(hào)在發(fā)射天線處進(jìn)行相位調(diào)整則可在接收端對(duì)其進(jìn)行相干相加；實(shí)際接收到的信號(hào)與SISO情況相比，其SINR近似的增加了M倍。又因?yàn)橹挥幸粋€(gè)接收信道，接收到的噪聲(干擾功率)是相同的。因此SINR增加為： 由上面的分析，可以得出該系統(tǒng)的信道容量為： 與SIMO相同，MISO的信道容量高于SISO的信道容量。3.1.4多輸入多輸出MIMO信道容量在MIMO系統(tǒng)中，有M個(gè)發(fā)射天線N個(gè)接收天線。我們可將其視為SIMO情況和MISO情況的結(jié)合：信號(hào)發(fā)射與接收時(shí)在每個(gè)天線上都進(jìn)行相位調(diào)整從而使得通過(guò)無(wú)線信道后總的信號(hào)功率最大。這樣可使接收信號(hào)的SINR增加MN倍： 上式所得的信道容量遠(yuǎn)大于單獨(dú)在SIM0或MISO情況時(shí)的信道容量。對(duì)于傳統(tǒng)多天線系統(tǒng)中不同的多徑情況，其物理解釋為SIMO情況與MISO情況的結(jié)合。3.2 MIMO信道容量分析 增加收發(fā)天線數(shù)都可以提高系統(tǒng)的誤碼性能，誤碼率也隨著收發(fā)天線數(shù)而降低，這就說(shuō)明了采用多天線技術(shù)會(huì)同時(shí)提高系統(tǒng)的分集增益和復(fù)用增益，由此可知，多天線技術(shù)MIMO可以大大增加信號(hào)的信噪比，從而大大提高信道容量。但是我們要知道，系統(tǒng)性能越高，說(shuō)明算法的復(fù)雜度越高，所以，如何在算法復(fù)雜度和系統(tǒng)性能之間做出一個(gè)均衡的選擇是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。4總結(jié)與展望無(wú)線MIMO系統(tǒng)的信道建模和仿真方法研究是對(duì)MIMO系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能分析的基礎(chǔ)，本文針對(duì)3Gpp提出的信道建模和容量仿真進(jìn)行了研究和探索。論文首先分析MIMO信道特點(diǎn)以及關(guān)鍵參數(shù)的特性。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)講述相關(guān)矩陣法信道模型和基于射線法的 SCM 信道模型的基本原理。最后再對(duì)不同天線配置下信道容量進(jìn)行理論分析，說(shuō)明多天線技術(shù)可以大大提高系統(tǒng)的信道容量。結(jié)合本文關(guān)于MIMO信道建模和仿真的研究工作，有以下幾個(gè)方面還需要繼續(xù)研究: 1.由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不足，本文沒(méi)有對(duì)參數(shù)的選取和產(chǎn)生方法進(jìn)行深入研究。只是選取某特定場(chǎng)景下的適當(dāng)參數(shù)，使模型更貼近真實(shí)信道環(huán)境，后續(xù)有必要進(jìn)行實(shí)測(cè)以便對(duì)模型參數(shù)的選取和產(chǎn)生方法深入研究。2.本文假設(shè)傳播環(huán)境中的散射體是靜止不動(dòng)的，而實(shí)際環(huán)境中，大部分散射體是運(yùn)動(dòng)的，因此應(yīng)建立散射體移動(dòng)的信道模型。參考文獻(xiàn)1 D. Gesbert, M. Shafi, Da-shan Shiu, et al. From theory to practice: an overview of MIMO space-time coded wireless systems. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. April 2003, Vol.21, No.3:281-302. 2 A. J. Paulraj, R. U. Nabar, D. A. Gore. Introduction to space-time wire