移動通信環(huán)境下大規(guī)模天線信道特性研究綜述

1、第1頁移動通信環(huán)境下大規(guī)模天線信道特性研究姓名：梁佳健學(xué)號：11211157班級：通信1107班摘要當(dāng)前，高速鐵路建設(shè)已經(jīng)取得了巨大成就，但是在高速移動環(huán)境下仍能滿足 高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸需求，實(shí)現(xiàn)起來仍比較困難。在高速移動的環(huán)境中，信道變化 十分迅速，多普勒效應(yīng)明顯，因此，建立個精確，合理，有效的高速移動信道模 型是十分重要的。MIMO系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，充分利用了信號的空進(jìn)傳播特性，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線總發(fā)射功率的情況下成倍的提高無線通信系統(tǒng)的頻譜效率和容量，并能提高傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。本文先闡述了一般移動無線信道傳播特性；接著指明空間相關(guān)性是影響系統(tǒng) 容量重要因素，接下來對無線信道各參

2、數(shù)對空間相關(guān)性的影響進(jìn)行了研究，最后研究高速移動性對系統(tǒng)的影響。關(guān)鍵詞：MIMO高速移動環(huán)境，相關(guān)性，信道特性，衰落AbstractAt prese nt, the high-speed railway con struct ion has made great achieveme nts,but still meet the dema nd of high-speed data tran smissi on service inhigh-speedmobile environmen t, it is stilldifficult to achieve. In the high-speed m

3、obile environment, channel changes very rapidly, the Doppler effect is obvious,therefore, to establish a reas on able, accurate, high-speed mobile cha nnel modelis very importa nt.The advantage of MIMO system is make full use of the signal space into thepropagation characteristics, without i ncreas

4、ing the system ban dwidth and tran smitt ing power situati on improve spectrum efficie ncy and capacity of the wireless com muni cati on system, and can improve the tran smissi on quality, realize high speed data tran smissi on.This paper first describes the gen eral mobile radio cha nnel propagati

5、on characteristics; and then points out the spatial correlation is an important factor affecting the capacity of the system, the effect of various parameters on thewireless cha nnel spatial correlatio n is studied, the in flue nee on the system at the end of high mobility.Keywords :MIMO ， high-speed

6、 mobile ，Releva nee，cha nnel characteristics， Decli ne1. 無線信道傳播特性 3.1.1. 無線信道特性 3.12大尺度衰落4.1.2.1. 一般路徑損耗模型 41.2.2. 對數(shù)正太陰影衰落模型 41.2.3. Okumura/Hata 模型 4.1.3.小尺度衰落 5.1.3.1. 時間色散引起的衰落一頻率選擇性衰落 51.3.2. 頻率色散引起的衰落一時間選擇性衰落 71.3.3. 角度色散一起的衰落一空間選擇性衰落 91.3.4. 小尺度衰落的典型模型 102. MIMO信道建模112.1. MIMC無線信道概述 112.2. MI

7、MC無線信道容量122.3. MIMC無線信道主要參數(shù) 143. 移動性對MIMO系統(tǒng)的影響 184. 參考文獻(xiàn)21第29頁1.無線信道傳播特性1.1. 無線信道特性在無線通信中，無線傳播是指無線電波從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的行為。無線通信信道是研究所有無線通信技術(shù)和系統(tǒng)首要解決的問題，也是整個無線通信理論中最基礎(chǔ)但最復(fù)雜的問 題。無線信道相比于有線信道，具有復(fù)雜、多變、隨機(jī)性等特點(diǎn)，并且不可預(yù)見。無線信道的一個典型特征是“衰落”現(xiàn)象，即信號幅度在時間和頻率上的波動。加性噪聲是信號惡化的最普遍來源， 衰落是另一種來源。 與加性噪聲不同的是， 衰落在無線信道中 引起非加性信號擾動。衰落也可以由多徑傳播引

8、起（稱之為多徑衰落），或者由障礙物的遮蔽引起（稱之為陰影衰落）。衰落現(xiàn)象大致可以分為以下兩種不同的類型：大尺度衰落和小尺度衰落。當(dāng)移動臺運(yùn)動了較大的距離后，例如與小區(qū)尺寸相當(dāng)?shù)木嚯x時就會出現(xiàn)大尺度衰落。這是由于傳播信號受到路徑損耗和像建筑物、不規(guī)則地形地貌和草地等大物體阻礙產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而造成的。陰影衰落是慢衰落過程，主要特征表現(xiàn)為在中等尺度范圍內(nèi)接收信號的平均路徑損耗的變化。所以，大尺度衰落的特征是平均路徑損耗和陰影衰落。另一方面，小尺度衰落指的是當(dāng)移動臺移動了很短的距離時， 無線信號在多徑傳播的影響下引起信號電平快速變化。根據(jù)每一徑的衰落特性，用信道的頻率選擇性（如:頻率選擇性和頻率平坦性

9、）來描述小尺度衰落的特征。 同時，由于接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的相對運(yùn)動而引起的時變信道（其特點(diǎn)是多普勒擴(kuò)展），短期衰落也可被分為快衰落和慢衰落。r7衰落信道1大尺度衰洛小尺度衰落路徑衰落陰影衰落多徑衰落時變衰落慢衰落快衰落頻率選擇性衰落平坦衰落1.2. 大尺度衰落1.2.1. 一般路徑損耗模型自由空間傳播模型用于預(yù)測視距環(huán)境中接收信號的強(qiáng)度。衛(wèi)星通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用這個模型。令d表示發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離（單位：m）。當(dāng)使用各向異性的天線時，發(fā)射天線的增益為Gt，接收天線的增益為 Gr,則距離d的接收信號功率 Pr（d）,可以由著名的Friis 公式表示為2RGtGr XPr(d)t 2 (4二

10、2)d2L其中發(fā)射Pt發(fā)射功率（單位：w），扎為發(fā)射發(fā)射波長（單位：m），L為與傳播環(huán)境無關(guān)的系統(tǒng)損耗系數(shù)。從式可以看出，接收功率隨距離d呈指數(shù)規(guī)律衰減。1.2.2. 對數(shù)正太陰影衰落模型令X-表示均值為零，方差為 二的高斯隨機(jī)變量。對數(shù)整體陰影模型衰落模型為：d PL（d）dB =PL（d） X ； =PLF（d） 10nlog） Xdo該模型允許在相同距離 d處的接收機(jī)具有不同的路徑損耗，并且隨著隨機(jī)陰影X二而變化。1.2.3. Okumura/Hata 模型Okumura模型是通過廣泛的實(shí)驗(yàn)得到的應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)的信道模型，而且這種模型考慮了天線高度和地區(qū)覆蓋問題。在預(yù)測城市地區(qū)路徑損

11、耗的所有模型中，Okumura模型是被采用最多的一種，主要適用于載波范圍500M 1500MHz小區(qū)半徑1 100Km天線高度30 1000m的移動通信系統(tǒng)。 Okumura中的路徑損耗可以表示為PLK（d）dB = PLF AmuUV-Grx-Gtx GareA其中，AjM （f ,d）為頻率f處的中等起伏衰減因子，Grx和Gtx分別為接收和發(fā)射天線的增益，GareA為具體傳播環(huán)境增益。這里，天線增益Grx和Gtx僅僅是天線高度的函數(shù)，兵不考慮天線方向圖等其他影響。因此，Okumura實(shí)測得到經(jīng)驗(yàn)圖中可以查的AuM ( f , d )和 G AREA。Hata模型將Okumura模型擴(kuò)展到各

12、種傳播環(huán)境，包括城市，郊區(qū)和開闊地。實(shí)際上，Hata模型是當(dāng)今在常用的路徑損耗模型。對于發(fā)射天線高度為hTxm，載波頻率為fc MHz，距離為dm，在市區(qū)環(huán)境中 Hata模型路徑損耗為PLHata,u (d)dB = 69.55 26.16log1 fc - 13.82log1 hx - Crx (44.9 - 6.55log1 hrx) logw d其中，CRx為與接收天線相關(guān)的系數(shù)，取決于覆蓋范圍的大小。對于郊區(qū)和開闊地，Hata模型分別表示為f 2郊區(qū)PLHata,sU(d)dB二(d) -2(1。1 )2 - 5.428開闊地PLHata,o(d)dB = PLHata,u (d) -

13、 47 8 l。 仁F +1 83 3 o g 仁 一 4 09 71.3. 小尺度衰落小尺度衰落是指短期內(nèi)的衰落，具體指移動臺移動一個較小的距離時，接收信號再短期內(nèi)的快速波動。當(dāng)多徑信號一可變相位到達(dá)接收天線時會引起相位干涉。換句話說，來自本地散射的大量信號的相對相位關(guān)系決定了接收信號的電平波動。而且，每一多徑信號都可能發(fā)生變化，這種變化依賴于移動臺和周圍物體的速度?？傊〕叨人ヂ溆梢韵乱蛩貨Q定： 多徑傳播，移動臺速度，周圍物體的速度和信號的傳輸帶寬無線移動通信系統(tǒng)的信道收到小尺度衰落的影響，分別在時間上，頻率上和角度上都產(chǎn)生了色散，發(fā)射端的信號經(jīng)過無線信道后會相應(yīng)的出現(xiàn)頻率選擇性衰落，時

14、間選擇性衰落和空間選擇性衰落。因此小尺度衰落包括了基于時間色散的頻率選擇性衰落，基于頻率色散參數(shù)的時間選擇性衰落和基于角度色散的空間選擇性衰落。1.3.1. 時間色散引起的衰落一頻率選擇性衰落在無線信號的傳輸過程中，由于不同時延的多徑信號相互疊加， 產(chǎn)生碼間干擾，體現(xiàn)在 時域上就是時間色散， 體現(xiàn)在頻域上就是頻率選擇性衰落， 這兩種效應(yīng)是同時出現(xiàn)的， 反映 了信道的同一特性。時延擴(kuò)展 (Delay Spread)和相干帶寬(Coherenee Bandwidth)是描述無線信 道多徑效應(yīng)的兩個重要參數(shù)。時間色散就是指電波經(jīng)過反射、折射和散射等多條路徑傳播到達(dá)接收機(jī)的多路信號在時 間上有先有后，

15、使得接收信號的持續(xù)時間相比發(fā)射信號的持續(xù)時間要長，相當(dāng)于在時域上擴(kuò)展了發(fā)射信號;而頻率選擇性衰落是指不同的頻段上具有不同的衰落特性，在頻率成分上很接近的信號分量幾乎經(jīng)歷相同的衰落，在頻率成分上相隔很遠(yuǎn)的信號分量衰落相差很大將會產(chǎn)生嚴(yán)重失真。a.時延擴(kuò)展由于實(shí)際電波傳播環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，發(fā)射信號在傳播的過程中不可避免的會受到信道中各種障礙物和其他移動物體的影響，則多條不同長度的傳播路徑會使傳輸信號到達(dá)接 收端的時間不同，因此接收信號中不僅包含了發(fā)射的脈沖信號同時還具有該發(fā)射信號的各個時延信號，然后將這些時延信號相加， 這就使得接收信號脈沖寬度擴(kuò)展，這種現(xiàn)象就稱之為 時延擴(kuò)展。這些參數(shù)可由功率

16、時延譜與多普勒頻移無關(guān)）。描述時延擴(kuò)展的主要參數(shù)有平均時延擴(kuò)展和均方根時延擴(kuò)展。得到（功率時延譜表示在t,t+dt內(nèi)到達(dá)接收機(jī)的信號功率強(qiáng)度,我們以計算零階矩開始，即功率在時間上的積分：PmPh( )d歸一化一階矩（平均時延擴(kuò)展）為:40Tm-Pm2.R( ) d-Tm2歸一化二階中心矩，也就是均方根時延擴(kuò)展為：Pm均方根時延擴(kuò)展在所有參數(shù)中有著特殊的地位。已經(jīng)證明，在某些特定環(huán)境下， 由于時間色散引起的差錯概率僅僅與均方根時延擴(kuò)展成正比,而功率時延普的形狀對其沒有明顯影響。在這種情況下，均方根時延擴(kuò)展即為我們需要知道的環(huán)境信息。b.相干帶寬在頻率選擇性信道中，不同的頻率分量衰落不同。顯然，不

17、同頻率之間的距離越遠(yuǎn)，衰落的相關(guān)性就越小。相關(guān)帶寬Bch定義為相關(guān)系數(shù)小于一定門限的頻率差。在WSSU假設(shè)下，相關(guān)帶寬定義本質(zhì)上是相關(guān)函數(shù)的3dB帶寬。不過稍顯復(fù)雜的公式源于相關(guān)函數(shù)不一定是單調(diào)遞減的。更確切的，可能存在局部最大值超過了門限的情況。因此用包含了超過門限的相關(guān)函數(shù)門限值得所有部分的帶寬來準(zhǔn)確定義。均方根時延擴(kuò)展 S和相關(guān)帶寬Bcoh顯然是相關(guān)聯(lián)的，F(xiàn)leury導(dǎo)出了一個不確定關(guān)系式：S（ISI），為避免基于對時延擴(kuò)展和相干帶寬的分析，可知，時延擴(kuò)展會引起符號間干擾應(yīng)使符號周期大于多信號傳輸過程中符號的相互干擾而造成無線通信系統(tǒng)傳輸性能的降低, 徑時延擴(kuò)展，即1Rb=TsS式中，R

18、b為符號速率，Ts為符號周期,S為均方根時延擴(kuò)展。若信道相干帶寬大于發(fā)射信號帶寬，納悶發(fā)射信號在經(jīng)過無線信道后器所有頻率分量將 經(jīng)歷大致相同的幅度衰落， 接收信號將不會產(chǎn)生失真， 稱其為非頻率選擇性衰落或平坦衰落， 在這種衰落信道中，傳輸?shù)姆栔芷谶h(yuǎn)大于多徑時延擴(kuò)展。若信道的相干帶寬小于發(fā)射信號帶寬，那么發(fā)射信號在經(jīng)過無線信道傳輸后期所有頻率分量將經(jīng)歷不同的幅度衰落，形成不同的信號分量衰減系數(shù)，這就是頻率選擇性衰落，會使接收信號失真。在這種衰落信道中， 傳輸?shù)姆栔芷谛∮诙鄰綍r延擴(kuò)展。下圖給出了時延擴(kuò)展和相關(guān)帶寬與平坦衰落和頻率選擇 性衰落的關(guān)系。信號帶寬Y信道相關(guān)帶寬平坦衰落時延擴(kuò)展符號周期

19、基于多徑時延擴(kuò) 展的小尺度衰落頻率選擇性衰落信號帶寬信道相關(guān)帶寬時延擴(kuò)展-符號周期1.3.2. 頻率色散引起的衰落一時間選擇性衰落無線通信中，移動臺處于高樓林立的城區(qū)或處于不規(guī)則的地形中,再加之移動臺和基站之間的相對運(yùn)動或者傳播環(huán)境中其他物體的運(yùn)動，使得無線信道復(fù)雜多變且難以控制，信道的這種時變性體現(xiàn)在時域上是時間選擇性，體現(xiàn)在頻域上則為頻率色散。這兩種效應(yīng)也是同時出現(xiàn)的，反映了信道的同一特性。多普勒擴(kuò)展(Doppler Spread)和相干時間(CoherenceTime)是描述無線信道時變性的兩個重要參數(shù)。a.多普勒擴(kuò)展多普勒效應(yīng)是由于移動臺和基站之間的相對運(yùn)動或信道周圍散射體的運(yùn)動而引起

20、的接收信號的頻率發(fā)生偏移的現(xiàn)象。當(dāng)收發(fā)信號兩端做相向運(yùn)動時接收頻率變高，反之則接收頻率變小，因此多普勒頻移與移動臺和基站之間的相對運(yùn)動速度成正比關(guān)系fd 二 fmax COS = fc V COS 二-COS c九其中fmax為最大多普勒頻移，V是基站和移動臺之間的相對速度，fc是載波頻率，-為移動臺運(yùn)動方向與無線電波到達(dá)方向之間的夾角。b.相干時間相干時間是與頻域參量多普勒擴(kuò)展相對應(yīng)的一個時間參量，它是在信道沖激響應(yīng)維持恒定或是保持強(qiáng)相關(guān)性時的最大時間差范圍，與多普勒擴(kuò)展成反比。相干時間的一般定義,扎為：Tc 一V1fmax若相關(guān)時間性大于0.5，則相關(guān)事件也可以按下面公式進(jìn)行計算:Tc92

21、:16： f max0.423f max若基帶信號的符號周期 Ts小于信道相干時間Tc(TsTc)，信道特性就會在較長的信號持續(xù)時 間內(nèi)發(fā)生明顯的變化，從而導(dǎo)致基帶信號在傳輸過程中發(fā)生改變引起接收信號失真，即呈現(xiàn)映衰落。下圖給出了多普勒擴(kuò)展和相干時間與快衰落和慢衰落的關(guān)系。信號帶寬(Bs)多普勒擴(kuò)展(fmax)基于多普勒擴(kuò)展的小尺度 衰落相干帶寬（Tc） 符號周期（Ts）信道變化慢于帶信號變化/信號帶寬（Bs）多普勒擴(kuò)展（fmax）快衰落L相干帶寬（Tc）符號周期（Ts）LJ信道變化快于帶信號變化1.3.3. 角度色散一起的衰落一空間選擇性衰落空間選擇性衰落是指由于周圍散射環(huán)境的影響使發(fā)射端或

22、接收端的不同天線產(chǎn)生了不 同的衰落，即產(chǎn)生了角度色散。此時不僅包含了時間和頻率信息還包含了諸如到達(dá)角和離開 角等空間信息。角度擴(kuò)展 （Angle Spread）和相干距離（Coherenee Distanee）是描述無線信道 空間選擇性衰落的兩個重要參數(shù)。a角度擴(kuò)展角度擴(kuò)展是由于多徑傳播使信號在接收天線上的角度展寬。角度擴(kuò)展是由基站或移動臺附近的散射體或者信道周圍的散射體引起的，與角度功率譜（PAS, Power Azimuth Spectrum）有關(guān)。通常，角度功率譜在某一特定到達(dá)角內(nèi)服從均勻分布、截短高斯分布或截短拉普拉斯分布。角度擴(kuò)展是角度功率譜（P（r）的二階中心距的平方根，公式如下:

23、0 -T2P(Td =0Pd =其中齊壬竺0 p（日）d日若角度擴(kuò)展很大，說明所處的散射環(huán)境非常豐富，相應(yīng)的空間色散度就高， 則空間包絡(luò)相關(guān)性減小；反之若角度擴(kuò)展很小，散射環(huán)境微弱，相應(yīng)的空間色散度就低，則空間包絡(luò)相關(guān)性增加。b相干距離相干距離是指在信道沖擊響應(yīng)維持恒定或是保持強(qiáng)相關(guān)性是的最大空間間隔，是描述空間自相關(guān)性的特定參數(shù)。若是空間相關(guān)性為0.5時，相干距離定義公式入下：Dc0.187匚 COST式中，二為角度擴(kuò)展值，V為無線電波入射角。從上式可知相干距離不僅與角度擴(kuò)展有關(guān)還與到達(dá)角有關(guān)。在來波到達(dá)角相同的情況下，角度擴(kuò)展越大，相干距離和各天線間相關(guān)性都隨之減小；角度擴(kuò)展越小，相干距離

24、和天線間相關(guān)性都隨之增大。依據(jù)以上分析，若相鄰的天線元素間隔（ x）比相干距離（Dc）小很多，則信號在相干距離內(nèi)經(jīng)歷的衰落具有很強(qiáng)的相關(guān)性，信道的特性基本維持不變，是非空間選擇性信道；反之，若相鄰的天線元素間隔 （ x）比相干距離（Dc ）大，信道的特性會發(fā)生 變化，是空間選擇性衰落信道。下圖給出了角度擴(kuò)展和相干距離與空間選擇性衰落的關(guān)系。標(biāo)量信道基于角度擴(kuò)展的小尺度衰落非空間選擇 性衰落天線元素空間距離 小于相干距離矢量信道：包含時 間，頻率和空間的 三維信息的多天 線系統(tǒng)。小的角度擴(kuò)展-天線元素空間距離小于相干距離空間選擇性衰落大的角度擴(kuò)展二1.3.4. 小尺度衰落的典型模型無線通信中的多

25、徑傳播使得接收信號的幅度和相位都發(fā)生了急劇的變化，通常情況下相位服從均勻分布，幅度分別服從瑞利分布，萊斯分布和Nakagami分布。a瑞利分布模型不存在主在發(fā)射天線和接收天線之間主要靠繞射和散射出阿伯信號而不存在直射傳播， 導(dǎo)分量，因此瑞利衰落信道是純多徑信道。B萊斯分布模型在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中間存在直射路徑，存在主導(dǎo)分量，該路徑功率最強(qiáng)。C Nakagami分布模型對于無線通信系統(tǒng)中 Nakagami分布能很好的描述多簇散射現(xiàn)象，每一簇內(nèi)的所有散射子徑是不可分辨徑，而各簇間的信號是獨(dú)立可分辨的，所有簇信號疊加后的幅度服Nakagami分布。2. MIMO言道建模2.1. MIMC無線信道概述M

26、IMO信道是指在發(fā)射端安裝S根天線和接收端安裝U根天線而形成的無線信道。MIMO信道是由SXU個SISO信道構(gòu)成的矩陣信道，MIMO言道的沖擊響應(yīng)矩陣為：NH(t, )八 Hn(t)、( -n=1n11式中，H n是延遲為.n時的信道負(fù)數(shù)矩陣，該矩陣中的元素hus表示HuSn第S根發(fā)射天線到第u根接受顯現(xiàn)的復(fù)傳輸系數(shù)。22 MIMO無線信道容量MIMO系統(tǒng)充分利用了無線信道的空間多徑特征，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線總發(fā)射功率的前提下，極大地提高頻譜利用率和信號的傳輸質(zhì)量，因此無線信道的空間相關(guān)性是決定MIMO多天線系統(tǒng)性能的重要因素。MIMO言道容量與信道的相關(guān)性密切相關(guān)。在發(fā)射端未知CSI時，信

27、道容量可表示為C =log2det(lNRx-ERRx2HwRtxHwHRrx2)NtxN。其中RTx是發(fā)射天線之間相關(guān)性的相關(guān)矩陣，Rrx是接收天線相關(guān)性的相關(guān)矩陣，H w為i.i.d瑞利衰落的信道增益矩陣。RTx和RRx的對角線元素都限定為1.如果Ntx=Nrx=N, Rtx和Rrx是滿秩的，且SNR很高，那么上式可近似為C ： log2 det(NtxN。hHwHw ) logzdetRx) logzdetRx)因?yàn)?lg2 det(RTx) log2 det(RRx) 0,(可以證明任意相關(guān)矩陣R,有l(wèi)og 2 de( R) .臣+JOQJ -100010Q鞏單位；冷200fa）栽短離

28、斯分布卜的FAS（截斷高斯分布下024BdMb）截短高斯分布F的空問相關(guān)系數(shù)PAS分布及空間相關(guān)系數(shù)）截短拽氏分布PAS,AOA=Oc（a）截短拉氏幷布PAS底短拉氏分櫛PASt AOA=Oe080 2 6d/A（b）栽短抻氏分布卜-的空間郴關(guān)系數(shù)（截斷拉式分布下 PAS分布及空間相關(guān)系數(shù)）從上面?zhèn)€圖可以看出， 不同的環(huán)境下適用不同類型的PAS分布，不同類型的PAS分布也會有不同的空間相關(guān)系數(shù)。b. 角度擴(kuò)展角度擴(kuò)展（Angle Spread，AS）是由于信號經(jīng)過收發(fā)天線兩端周圍的本地散射體以及無線信道周圍的遠(yuǎn)端散射體散射后而使得到達(dá)接收天線的角度展寬。由于無線傳播環(huán)境的隨機(jī)性和時變性，因此角

29、度擴(kuò)展是一個隨機(jī)變量，一般用擴(kuò)展角的均方根（RMS）來定義角度擴(kuò)展。收端散射信弓角度擴(kuò)展影響信ill空域椰關(guān)tk(AOA=30D)1uniform-4 ausiantaptaciandr=0.5A-V.軌 j云 Xy+XXH_ c. 平均到達(dá)角和平均離開角在過去的研究中，都均認(rèn)為平均到達(dá)角方向和平均離開角方向與收發(fā)天線陣列的法線平行，沒有考慮到當(dāng)天線陣列方位改變時而引起平均到達(dá)/離開角的變化，而信道空間特征在很大程度上也會受到平均到達(dá)角和平均離開角的影響?？臻g相關(guān)性，CV*=O.51.01 rrr11970 96-200 -100 0 1002009 （單位:*）平均到達(dá)旳對空間相關(guān)牲的影響J

30、/A = 0.5d. 收發(fā)多天線的配置多入多出的MIMO系統(tǒng)就是在接收端和發(fā)射端采用了多根天線來解決當(dāng)前頻譜資源匾乏的問題，提高了通信質(zhì)量。MIMO系統(tǒng)對多天線配置的基本要求為天線間保持低相關(guān)性、高的空間自由度以及保證天線單元的增益等，因此需要充分考慮天線的數(shù)目、極化特性、單元間距和陣列結(jié)構(gòu)等實(shí)際因素。就其天線的設(shè)計思路而言， 一般分為垂直與水平極化天線和雙極化天線（士 45 “極化方式）。較普遍的陣列形式有均勻直線陣、均勻圓形陣和平面陣等。天線單元間距是指相鄰的兩根天線之間的距離，用載波波長兄對其進(jìn)行歸一化處理，信道空間相關(guān)性與天線單元間距成反比。（不同天線數(shù)目下系統(tǒng)容量）Xxy+XXH(b

31、)天線陣冗間葩對空間相關(guān)性的影響歹二20e. 多普勒擴(kuò)展接下在高速移動環(huán)境中，多普勒擴(kuò)展會導(dǎo)致接收信號失真從而引起較高的誤碼率，嚴(yán)重影 響了無線通信質(zhì)量。因此我們不得不在技術(shù)上加以考慮盡量避免由此造成的通信問題。 來，重點(diǎn)研究移動性對MIMO系統(tǒng)的影響。3. 移動性對MIMO系統(tǒng)的影響(1) 高速移動環(huán)境下的電波傳播場景種類繁多，例如城市、山區(qū)、平原、高架橋、路塹、開闊區(qū)、隧道，無線信道特性及參數(shù)在不同的傳播場景中相差甚遠(yuǎn)，同時移動臺在運(yùn)行過程中傳播環(huán)境之間相互切換。(2) 移動臺的運(yùn)行速度很快，這樣會產(chǎn)生很大的多普勒頻移，產(chǎn)生頻偏，對無線信道造 成很大的影響；此外，移動臺在很短的時間就能通過很長的距離，所以無線信道在很短的時 間內(nèi)會發(fā)生很大的變化。(3) 移動臺