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无线通信系统中的mimo信道建模及其空时相关特性研究

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无线通信系统中的MIMO信道建模及其空时相关特性研究

作者：孙岩西安电子科技大学

学位级别：硕士

无线mimo技术被认为是实现未来高速宽带无线通信的关键技术之一,在第三代（3G）乃至三代以后（B3G）的移动通信系统中有广阔的应用前景。然而,实现并非易事,常规单天线系统面临严峻挑战。mimo无线通信技术弥补了单天线的不足,但是mimo... 详细信息

无线mimo技术被认为是实现未来高速宽带无线通信的关键技术之一,在第三代（3G）乃至三代以后（B3G）的移动通信系统中有广阔的应用前景。然而,实现并非易事,常规单天线系统面临严峻挑战。mimo无线通信技术弥补了单天线的不足,但是mimo技术在通信系统中的应用面临大量亟待研究的问题。本文围绕无线通信系统中的mimo信道建模这一主题,在mimo信道建模、mimo信道空时相关特性两个方面进行了系统而深入地研究。因为开发合理、符合实际环境条件的mimo信道模型,是评估各种空时处理算法性能、仿真与设计高性能通信系统的基础,而无线信道的空时特性是空时处理性能的关键。本文首先较为全面的概述了mimo无线信道,详尽地描述了现有mimo无线信道的典型模型,包括物理模型与非物理模型,分析了各种现有mimo模型的优缺点;其次,对SCM（Spatial Channel Model）、SCME（Spatial Channel Model Extension）、KBSM（Kronekcer-based Spatial Model）三种信道模型的系统级和链路级信道建模,给出了建模过程中信道参数的定义、建模中的条件假设、各个信道参数的详细产生方法、信道建模步骤和流程;接着,在理论上分析和推导无线信道的空时相关特性并设计mimo信道空时相关特性分析模块,对三种所建mimo信道模型（SCM、SCME、KBSM）分别进行空时相关性理论分析和仿真;最后,系统地总结了本文所做的工作,并针对现有工作的不足和后续的研究工作提出了一些意见和建议。

关键词： mimo信道建模 SCM信道 SCME信道 KBSM信道空时相关性

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基于GBSM的矿井巷道mimo信道建模

基于GBSM的矿井巷道MIMO信道建模

作者：李昊聪北京交通大学

学位级别：硕士

近年来矿业生产安全事故频发,矿井巷道的通信作为全局调度、前线指挥、安全监控的必要手段,作用日益凸显。对于现有的无线通信系统,由于矿井巷道所处环境特殊,巷道四壁及矿井内不规则分布的物体会引起信号频繁的反射、绕射、散射、吸收... 详细信息

近年来矿业生产安全事故频发,矿井巷道的通信作为全局调度、前线指挥、安全监控的必要手段,作用日益凸显。对于现有的无线通信系统,由于矿井巷道所处环境特殊,巷道四壁及矿井内不规则分布的物体会引起信号频繁的反射、绕射、散射、吸收,产生显著多径效应的同时,还会使信号快速衰减而大大缩短传输距离。因此,综合考量矿井巷道环境中影响无线通信的各类因素,提出一个适用于该环境的无线通信模型迫在眉睫。为此,本文基于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,mimo)技术能够建立多路并行传播信道,大大提升无线通信质量和效率的优点,结合几何随机信道模型(Geometry Based Stochastic Model,GBSM)构建了适于矿井巷道无线通信的模型,并进行仿真分析,为其实际应用提供了理论支撑和功能参考。为此,本文进行了如下工作:首先,基于矿井巷道所处的特殊环境,对其不同于路面、影响无线通信的因素进行了理论分析,对无线信号的传播特性、mimo信道建模方法及典型的2D和3D mimo信道模型进行了研究,明确了采用基于GBSM矿井巷道mimo信道建模的可行性与优越性,为后续建模分析提供了理论基础。其次,提出了基于几何的矿井巷道2D mimo信道模型。将巷道内部接收端的周围的局部散射体建模为GBSM的单圆环模型,将单圆环模型分别进行半圆环散射场景、单线散射场景以及单圆环复合场景建模,根据几何结构和理论知识进行信道冲激函数和信道相关性的推导,最后分别对半圆环散射场景、单线散射场景以及单圆环复合场景三部分进行了仿真分析。仿真结果显示莱斯因子以及天线间距对信道相关性的影响规律符合理论要求,证明2D模型矿井巷道模型存在一定合理性,并且2D mimo单圆环信道模型能够很好的反映出巷道内部散射体的分布特征和矿井巷道的复杂环境,可以作为矿井巷道mimo信道的模型。最后,为了进一步提高反映矿井巷道结构特征的准确性和优化模型,提出基于几何的矿井巷道3D mimo信道模型。根据目前常见的几种巷道形状,分别将巷道内部接收端的周围的局部散射体建模为半圆柱模型、半球模型、复合模型以及石门式模型,对3D模型的信道冲激函数和信道相关性理论推导,最后对其仿真分析。得到了在半圆柱模型,半球模型,复合模型以及石门式模型中,莱斯因子、天线间距以及角度扩展和信道相关性的关系的结论。通过对比2D模型与3D模型,可以看出3D模型各分量的相关性与2D模型对应的分量的相关性能够吻合,证明了3D模型扩展的正确性并且在3D mimo信道模型中,对垂直维的重要变量进行了建模,从而更加准确地模拟出2D环境下的信道模型。因此,3D模型同样可以作为矿井巷道mimo信道的模型。

关键词： mimo信道建模矿井巷道几何随机信道模型信道相关性

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煤矿井下mimo系统建模与信道容量分析

西安科技大学学报 2011年第3期31卷 366-370页

作者：张晓光李蕾蕾郑红党王子剑中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008

针对矿井巷道,给出了一种M IMO相关性信道的建模方法。该方法利用电磁波在巷道内传播的冲击响应,得到单输入单输出系统的频率响应,从而扩展得到多输入多输出频率响应矩阵;结合相关函数的定义,计算出相关系数;构建出M IMO系统多天线之间... 详细信息

针对矿井巷道,给出了一种M IMO相关性信道的建模方法。该方法利用电磁波在巷道内传播的冲击响应,得到单输入单输出系统的频率响应,从而扩展得到多输入多输出频率响应矩阵;结合相关函数的定义,计算出相关系数;构建出M IMO系统多天线之间的空间相关矩阵;生成M IMO信道的相关矩阵。通过MATLAB仿真,将相关信道和瑞利信道的容量累计概率分布对比,证明了相关性的存在降低了信道的容量,增加天线数目和间距可以降低相关系数,增加信道容量。

关键词：矿井巷道 mimo信道建模相关系数信道容量

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mimo无线信道建模与仿真研究

MIMO无线信道建模与仿真研究

作者：鲍欣欣西安电子科技大学

学位级别：硕士

多输入多输出(mimo)技术是现代通信技术中的重大突破之一,然而,mimo无线系统的大容量和其他性能提高极大依赖于mimo无线信道的特性;同时,研究基于mimo的各种关键技术和处理算法也需要建立mimo信道模型,进行相应的仿真,以便评估各种处理... 详细信息

多输入多输出(mimo)技术是现代通信技术中的重大突破之一,然而,mimo无线系统的大容量和其他性能提高极大依赖于mimo无线信道的特性;同时,研究基于mimo的各种关键技术和处理算法也需要建立mimo信道模型,进行相应的仿真,以便评估各种处理算法的优劣和系统性能的好坏。因此,对mimo信道模型的研究是十分必要的。本文主要研究WINNER II信道模型的建模与仿真。文中首先全面概括无线信道特性以及mimo信道建模的方法和分类。其次详细介绍WINNER II信道模型所支持的场景,信道建模方法及信道参数和信道系数产生的详细步骤,模型适用范围等WINNER II信道建模的具体问题,并比较分析了WINNER II信道模型同SCM/SCME信道模型的异同。然后给出了WINNER II信道模型仿真流程和具体函数模块说明以及对WINNER II信道模型仿真结果的详细分析,并将WINNER II信道建模扩展到移动-移动信道场景,给出了该信道场景下修正的信道系数计算公式。最后,利用WINNER II信道仿真的结果对mimo信道容量进行了分析和研究,证明了mimo信道的容量优势。

关键词： mimo信道建模 WINNER II 移动-移动信道容量

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mimo信道关键技术研究与建模

MIMO信道关键技术研究与建模

作者：刘宇畅电子科技大学

学位级别：硕士

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, mimo)技术是实现未来高速宽带无线INTERNET接入网的关键技术之一,在第三代(3rd Generation, 3G)及三代以后(Beyond 3rd Generation, B3G)的移动通信系统中有着广阔的应用前景。然而,与常... 详细信息

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, mimo)技术是实现未来高速宽带无线INTERNET接入网的关键技术之一,在第三代(3rd Generation, 3G)及三代以后(Beyond 3rd Generation, B3G)的移动通信系统中有着广阔的应用前景。然而,与常规单天线收发通信系统相比,mimo中多天线的应用面临大量有待研究的问题。mimo通信的性能很大程度上取决于无线信道的衰落特性。故需要对无线mimo衰落信道的建模与仿真技术进行研究,建立便于描述的无线衰落信道模型。本文以此为契机,围绕新一代无线通信中的mimo信道建模这一主题,对mimo信道模型与信号相关性,mimo性能的影响以及mimo仿真数据分析等方面进行了系统而细致的研究。本文的研究内容与主要贡献可以分为五大层次:第一部分,首先介绍了本文的研究背景和意义,简单回顾了目前无线mimo技术在研究和应用方面己取得的一些进展,同时也指出了目前存在的一些主要问题,诸如:针对各种复杂的无线衰落信道环境,如何更有效地利用mimo通信结构抗多径衰落、增加数据速率和提高系统容量?第二部分,分析mimo信道建模。针对衰落mimo信道的二维与三维信道模型展开研究,拓展mimo信道建模领域的研究:(1).阐述了SISO信道到mimo信道的演变,以及mimo信道各参数;(2). mimo无线信道模型的分类,以及现有的一些典型信道模型。第三部分通过结合了Nakagami仿真方法,对具有该衰落特性的窄带mimo信道进行建模,证明了Nakagami模型对拟合不同衰落环境下的mimo信道具有较好的适用性。第四部分研究了一种包含小尺度衰落、相对路径衰落和阴影衰落的改进室内mimo信道模型,考虑室内人员的流动性,并对模型的性能进行了预测。实验的结果验证了提出模型的性能。第五部分对一些空时信道模型进行研究。根据发射信号的离开角及扩展角、接收信号的到达角及扩展角、功率方位谱和多普勒谱,建立了一个mimo信道仿真平台,并分析了空间相关性对mimo性能的影响。本文对新一代无线通信中的mimo信道建模研究表明,它们对于实现大容量与高可靠的无线通信具有重要意义。

关键词： mimo信道建模信道容量空间相关性室内信道模型空时频相关信道模型

矿井mimo-OFDM通信系统信道的建模与仿真

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大连民族大学学报 2018年第3期20卷 227-233页

作者：刘赛男李晖张蕊沈阳工业大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110870

在已有矿井mimo信道模型的基础上,提出了一种基于Nakagami衰落的矿井mimo空间相关信道建模方法。基于Nakagami衰落的非相关mimo信道,通过计算收发天线间的空间相关性生成mimo空间相关信道。对所建信道模型的空间相关性及信道容量进行仿... 详细信息

在已有矿井mimo信道模型的基础上,提出了一种基于Nakagami衰落的矿井mimo空间相关信道建模方法。基于Nakagami衰落的非相关mimo信道,通过计算收发天线间的空间相关性生成mimo空间相关信道。对所建信道模型的空间相关性及信道容量进行仿真分析。仿真结果证明:mimo信道的空间相关性随收发端天线单元间距的增大而减小;mimo信道容量与信道空间相关性以及收发端天线数目有关;减小信道的空间相关性或者增加天线数目,可增加mimo信道容量。基于Nakagami衰落的矿井mimo空间相关信道模型适用于矿井无线通信系统。

关键词：矿井通信 mimo信道建模 Nakagami衰落空间相关信道容量

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LTE链路级仿真及预编码技术研究

LTE链路级仿真及预编码技术研究

作者：任成林西安电子科技大学

学位级别：硕士

LTE(Long Term Evolution)是3GPP组织关于3G技术的演进项目,它改进并增强了空中接口技术,提供更高的传输速率,降低系统时延并增大了系统容量。信道编码、调制、预编码及mimo传输是LTE物理层所采用的几项关键技术。其中mimo技术能够提高... 详细信息

LTE(Long Term Evolution)是3GPP组织关于3G技术的演进项目,它改进并增强了空中接口技术,提供更高的传输速率,降低系统时延并增大了系统容量。信道编码、调制、预编码及mimo传输是LTE物理层所采用的几项关键技术。其中mimo技术能够提高系统的传输速率,而预编码技术能够通过信道状态信息有效地抑制mimo信道中的多用户干扰,显著提高系统性能并简化接收机处理的复杂度。本文以上述关键技术为基础,搭建了LTE下行链路级仿真平台,并给出了相应的仿真性能。首先讨论了mimo相关性信道模型,包括多路瑞利衰落信道的产生和天线相关矩阵的生成过程,给出了不同相关性下信道容量的仿真结果。然后根据LTE R8系列规范要求,描述了信道编码、调制、层映射、预编码等模块的生成过程,详细研究了基于码本的预编码技术,通过使用Householder矩阵简化算法和Strassen算法在信号检测和基于码本的预编码矩阵选择过程中降低矩阵运算的复杂度,减少系统时延。文章最后给出了链路级仿真的性能及分析。

关键词： LTE链路级仿真 mimo信道建模基于码本的线性预编码

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mimo空时处理关键技术

山西电子技术 2007年第6期 59-60页

作者：蒋新聪申敏陈丹刘琳重庆邮电大学移动通信重点实验室重庆400065

mimo无线传输技术是通信领域的一项重要技术突破,它能在不增加带宽与功率的情况下成倍地提高无线通信系统的容量和频谱效率,是新一代无线通信系统中的关键技术之一。本文探讨了mimo系统中常用的几种空时处理的关键技术,主要包括mimo信... 详细信息

mimo无线传输技术是通信领域的一项重要技术突破,它能在不增加带宽与功率的情况下成倍地提高无线通信系统的容量和频谱效率,是新一代无线通信系统中的关键技术之一。本文探讨了mimo系统中常用的几种空时处理的关键技术,主要包括mimo信道建模、波束赋形、空时编码、空间复用等,及其这些技术所面临的问题以及进一步的发展方向。

关键词： mimo信道建模波束赋形空时编码空间复用

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无线mimo系统信道模型综述

无线MIMO系统信道模型综述