3D MIMO的信道建模及相关技术研究

作     者：张雅媛 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴晓非

授予年度：2015年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：3D MIMO 信道建模 校准 性能分析 波束赋形 

摘      要：MIMO技术的快速发展为在有限带宽情况下大幅度提高数据速率带来了新希望,为了更深入地挖掘MIMO技术的潜能,进一步的发展研究将集中于无线传输所依存的三维真实场景。3D MIMO技术由于其大幅提高系统容量同时降低干扰的巨大潜力也毫无争议地被不同的主流通信系统(LTE,LTE-Advanced)所接受。由于3D MIMO信道模型是评估其相关技术的基础,本文主要对3D MIMO信道模型的建立和校准进行了研究和仿真评估,并且在此基础上对三维的波束赋形进行仿真分析。本文在为后续研究工作奠定基础的同时,也为3DMIMO技术的标准化提供了有力支撑。 本文首先从3D MIMO的技术背景以及研究现状出发,分析了目前MIMO技术的不足以及3D MIMO的技术优势。针对目前二维信道不能完全发挥3D MIMO的优势性,提出建立合理科学的三维信道模型。之后对于研究过程中涉及到的关键技术做了简要介绍,包括天线阵列技术、MIMO信道建模相关技术以及波束赋形技术,为后续研究奠定了充足的理论基础。 其次,本文重点讨论了3D MIMO信道模型的建立以及对模型的仿真分析和校准。文中采用几何统计的建模方法,对建模流程以及过程中遇到的问题做了详细讲解。并且为保证信道模型的准确性和科学性,对仿真结果从大尺度参数和小尺度参数两个层次进行了定性分析和定量的校准。 最后,本文对MIMO技术最重要的应用波束赋形技术进行了研究分析。目前的波束赋形技术只能在水平面内进行赋形,即无法实现UE级的动态赋形。为了充分利用空间自由度提高系统性能,本文基于3D MIMO信道模型,采用基于有限反馈的双码本赋形方案实现了三维空间的波束赋形。并且对不同场景的系统性能进行了分析,充分证明了该方案对于提高系统性能的优越性。