MIMO信道模型分析﹡

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《MIMO及信道模型》课件

MIMO技术的应用场景
MIMO技术广泛应用于无线通信系统，如4G、5G移动通信系统、无线局域网（WLAN）、无线个人域网
（WPAN）等。
输标02入题
在4G和5G移动通信系统中，MIMO技术被用于提高小区的覆盖范围和边缘用户的传输速率，同时也可以提高系统的整体吞吐量。
01
03
以上内容仅供参考，具体内容可以根据您的需求进行调整优化。
MIMO技术利用了无线信道的散射和反射特性，通过空间复用和分集增益，提高了无线通信系统的传输速率和可靠性。
MIMO技术的原理
MIMO技术的基本原理是利用多天线之间的独立性，将数据流分解成多个并行子流，在多个子流上同时传输，从而提高了传输速率。
在接收端，多个天线接收到的信号经过处理后，可以恢复出原始的数据流。MIMO技术通过信号处理算法实现信号的分离和合并，从而提高了信号的抗干扰能力和传输可靠性。
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天线选择
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最大信噪比 (Max-SNR): 选择能提供最大信噪比的发射天线。
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轮询 (Round Robin): 轮流使用每个天线进行传输，确保均衡使用。
05
CHAPTER
MIMO系统实现难点及挑战
信号处理复杂度
MIMO信号检测算法复杂度
考虑了信号在传播过程中因反射、折射和散射产生的多径效应，适用于室内和室外非视距（NLoS）环境。
MIMO信道模型的特点
高数据速率
通过在发射端和接收端使用多个天线，提高了数据传输速率。
抗干扰能力强
通过分集技术，降低了信号被干扰的风险。
频谱效率高
通过空间复用技术，提高了频谱利用率。

MIMO无线信道参数估计与信道建模研究的开题报告

MIMO无线信道参数估计与信道建模研究的开题报告一、选题背景随着无线通信技术的不断发展，多输入多输出（MIMO）无线通信技术被广泛应用于各种场景中，例如移动通信、无人机通信、车联网等。

在MIMO系统中，信道参数的准确估计和建模对于通信系统的性能至关重要。

因此，对于MIMO无线信道参数估计与信道建模的研究具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在探索基于MIMO无线通信系统的信道参数估计和信道建模技术。

具体研究内容如下：1. MIMO无线信道的基本特点及其模型构建通过对MIMO无线通信系统的介绍，讨论其特点和模型构建。

主要包括：MIMO系统的基本理论、信道参数的表征方法、信道建模的技术和模型等。

2. MIMO无线信道参数估计方法研究介绍MIMO无线信道参数估计的主要方法，包括时间域和频域两种方法，同时分析这些方法的优缺点，讨论如何在实际通信环境中对MIMO 无线信道参数进行准确的估计。

3. 基于MIMO无线信道的建模研究探讨基于MIMO技术的信道建模方案，主要包括用于模型构建的参数、建模方法和模型选择。

同时针对不同信道情况，比较不同建模方法的性能。

三、研究意义MIMO无线通信技术是未来多种无线通信场景的核心技术之一，信道参数估计和建模是支撑该技术的基本要素。

本研究对于深入研究MIMO 无线通信系统的信道参数估计和建模技术，提高系统性能和稳定性具有重要意义。

此外，通过本研究的成果，能够为其他相关研究提供参考和启示。

四、研究方法本研究将采取综合实验和理论分析相结合的方法。

对于MIMO无线信道参数估计的实验研究，将通过仿真和实际测试来验证和评估不同估计方法的准确性。

对于MIMO无线信道建模的研究，将采用理论分析和模型选择相结合的方法，比较不同建模方法的性能。

五、预期成果通过本研究，预期达到以下成果：1. 分析和总结MIMO无线信道参数估计和信道建模的技术和方法。

2. 实现并评估MIMO无线信道参数估计的各种方法。

MIMO信道的统计模型

MIMO信道的统计模型MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）信道是一种在无线通信中使用多个天线进行传输和接收的技术。

MIMO系统可以显著提高通信系统的性能，提供更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力。

MIMO信道的统计模型描述了信号在多天线之间传输时的统计特性，以便于系统设计和性能评估。

在MIMO信道的统计模型中，主要包含两个方面的信息：空间相关性和信号传输特性。

1.空间相关性：MIMO信道中的多个天线之间通常存在空间相关性。

这是因为无线信号在传播过程中受到多径效应的影响，信号会经过不同的传播路径到达接收天线，导致信号之间存在相关性。

空间相关性可以用相关矩阵或协方差矩阵来表示，其中的元素表示不同天线之间的相关程度。

2.信号传输特性：MIMO信道的信号传输特性包括信道增益、信道衰落和信噪比等。

信道增益表示信号在信道中的增益或损耗；信道衰落表示信号在传输过程中受到的衰落或干扰；信噪比表示信号与噪声之间的比例，影响了信号的可靠性和性能。

常见的MIMO信道统计模型包括：1.瑞利衰落信道：适用于室内和城市环境下的MIMO信道，其中信号经历了多径传播，信道衰落符合瑞利分布。

2.雷电衰落信道：适用于开阔的地区或农村环境下的MIMO信道，其中信号经历了长程传播，信道衰落符合雷电分布。

3.洛伦兹衰落信道：适用于高速移动通信环境，其中信号受到多径效应和多普勒频移影响，信道衰落符合洛伦兹分布。

4.空间相关MIMO信道：考虑了天线之间的空间相关性，通过相关矩阵或协方差矩阵来描述信道特性。

这些统计模型在无线通信系统的设计、性能分析和信号处理中具有重要作用，可以帮助优化MIMO系统的性能，并提高通信质量和可靠性。

MIMO技术

有关MIMO技术的标准
3GPP标准（WCDMA系统）
¾ 空时发送分集（Space-Time Transmit Diversity） ¾ 闭环发送分集（Closed Loop Transmit Diversity） ¾分层空时结构（Bell Laboratories Layered
Space-Time） 3GPP2标准（cdma2000系统） ¾ 空时扩频（Space-Time Spreading） ¾ 正交发送分集（Orthogonal Transmit Diversity）
容量为
M
∑ C = log2(1+ ρ* | hi |2) i=1
发送分集（1）
采用多个发送天线，一个接收天线的分集方式，能够抗衰落如果和接收分集保持相同的总的发送功率，则每个发送天线的发送功率为发送分集的 1/M . 分集增益为
(|h1 |2 +| h2 |2 +K+| hM |2)/M
H = [h1, h2 ,K, hM ]
CMN ×MN
¾计算列向量 hNM ×1 = [h1 , h2 ,L , hNM ]T和矩阵
CMN×MN 的乘积，得到列向量 hN′ M ×1
¾将列向量 hN′ M ×1 进行分段，得到矩阵 hN×M ，即为空间相关的MIMO信道
MIMO信道Shannon容量（1）
基于前面所述的信道模型，根据信息论的结论，此 MIMO系统能达到的系统Shannon容量为
在理想情况下，即MIMO信道可以等效为最大数目的独立、等增益、并行的子信道时，得到最大的Shannon容量(为保证系统性能比较是在相同条件下，将发射功率
归一化，每根发送天线的发射功率与 1 M 成比例)当信道列矢量互相正交时可以达到的容量

mimo信道的统计模型

mimo信道的统计模型
MIMO信道的统计模型是描述多输入多输出（MIMO）通信系统中信道的统计特性的数学模型。

该模型通过考虑信号的传输路径、干扰、衰减和多径效应等因素来描述信道的变化。

在MIMO系统中，有多个发射天线和接收天线，信号会通过不同路径进行传输。

由于这些路径的不同长度和方向，信号会出现时延和相位差。

这种现象称为多径效应。

此外，信号还会受到衰减和干扰的影响，从而导致信号质量的下降。

为了描述MIMO信道的统计特性，可以使用矩阵或向量来表示信号的传输过程。

常用的统计模型包括瑞利衰落模型、高斯模型和混合模型等。

瑞利衰落模型假设信道中只存在多径效应，且各路径的衰落服从瑞利分布。

高斯模型则假设信道中不存在多径效应，而混合模型可以同时考虑多径效应和高斯噪声。

利用这些统计模型可以进行MIMO系统的性能分析和设计优化。

通过对信道的统计特性进行建模，可以提供对信号质量的估计、信道容量的计算和编码策略的选择等方面的指导。

总的来说，MIMO信道的统计模型是一种用于描述MIMO通信系统中信道统计特性的数学模型，通过对信号的传输路径、干扰、衰减和多径效应进行建模，提供对系统性能的分析和优化的依据。

MIMO无线信道仿真模型分析

A bs tra c t:
To design h igh efficien t m u lt ip le 2inp u t m u lt ip le 2 ou tp u t (M I M O ) w ireless comm un ica t ion Exp ression s of the sp a t ia l co rrela t ion coefficien t fo r severa l cla ssica l
L
室外无线信道模型进行了研究。但是, 不能将 S ISO 无线信道模型直接扩展到M I M O 信道, 必须引入空间维特性的影响。
1 MI M O 信道模型
111 MI M O 信道模型分类
H ( Σ) =
∑H
l= 1
l
∆( Σ - Σl ) ,
不同文献对M I M O 信道模型的分类不尽相同, 文献 [ 6 ～ 9 ] 将M I M O 信道模型分为 4 类。 ( 1) 宽带模型和窄带模型
这其实就是空间相关的 K ronecker 积特性。设接收端以符号间隔 T s 进行采样, 且考虑发、收滤波器之后的截短信道冲激响应长度为 L , 信道系数索引范围为 [ - L 1 , L 2 ], L 1、 L 2 为非负整数且
,
L ≤L 1 + L 2 + 1, 则 k 时刻 lT s 时延的M I M O 信道矩
308
解放军理工大学学报 ( 自然科学版)
112 典型M I M O 信道模型 11211 IST M ETRA 计划模型
第 8 卷
为更好地设计高性能的M I M O 无线通信系统和预测其性能, 对不同条件下的M I M O 无线信道进行精确的建模和仿真是必不可少的。前人在单输入单输出 ( S ISO ) 信道建模方面已作了很多工作。文献

MIMO无线信道建模分析与仿真实现

MIMO无线信道建模分析与仿真实现MIMO无线信道建模分析与仿真实现摘要：近年来，随着无线通信技术的迅猛发展，MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术逐渐成为无线通信领域的热门研究方向之一。

本文通过对MIMO无线信道的建模分析与仿真实现进行研究，探讨了MIMO技术的基本原理、信道模型和系统性能评价等关键问题，为今后在MIMO技术研究领域的进一步深入工作提供了重要的参考。

一、引言随着电子设备的普及和无线通信需求的增加，无线通信技术的研究与应用也日益重要。

MIMO技术作为一种提高无线通信系统传输速率和可靠性的重要技术手段，受到了广泛的关注。

MIMO技术的基本原理是利用多个天线来传输和接收信号，并通过合理的处理和信号分配方式来提高系统的性能。

本文主要通过建模分析和仿真实现来探讨MIMO无线信道的基本特点和系统性能。

二、技术概述1. MIMO技术的原理MIMO技术利用多个发射天线和接收天线，通过多个独立的信道传输数据，从而提高了系统的传输速率和可靠性。

MIMO技术主要包括空时编码和空分复用两种方式。

2. MIMO信道建模MIMO信道建模是对信号在无线信道中传输过程进行描述的数学模型。

常用的MIMO信道模型有瑞利信道模型、高斯信道模型和纯频率选择性信道模型等。

本文主要以瑞利信道模型为例进行分析和仿真。

三、MIMO无线信道的建模分析1. 瑞利信道模型介绍瑞利信道模型是一种广义的无线信道模型，能够较好地描述实际无线信道中的多径效应。

瑞利信道模型的特点是具有时变性、时延离散性和频谱选择性。

2. 瑞利信道模型的数学描述瑞利信道模型可以通过复信道增益矩阵和复高斯白噪声进行描述。

复信道增益矩阵是一个矩阵，每个元素代表了信号在不同天线之间的传输增益；复高斯白噪声模拟了信道中的噪声干扰。

3. MIMO信道容量分析MIMO信道容量是衡量MIMO系统传输速率的重要指标。

通过对瑞利信道模型进行分析，可以得到MIMO信道的容量公式，并测量系统的信道容量。

MIMO和SCM信道模型解读

MIMO技术
MIMO系统模型
Ci(k)
ri(k)
信源
S(k)
空时编码
…N
…
N
空时解码
S(K)
Ci(k)
ri(k)
发射
接收
无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的当前或老系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO 允许多个天线同时发送和接收多个空间流。它允许天线同时传送和接收。
确定性模型是基于实际环境测量建立的信道模型。它要求得到信道环境的详细信息，如建筑物和自然界物体（石头、树木等）精确的位置、大小以及分布等。确定性模型的基本思想就是如果传播环境的详细信息可以得到，那么无线传播就可以看成一个确定过程；它可以确定空间任一点的各种空时特性。这类信道模型主要用于小区规划。
功耗低：采用发射波束成型等方法可以获得较低的功率消耗；链路的可靠性高：采用多天线可以增加空间分集以对抗多径衰
落。
一.MIMO技术二.MIMO信道模型三.SCM信道模型四.SCM信道模型使用
MIMO信道模型
1.地面移动通信环境中的典型场景
基站
大型建筑
建筑
反射视距
建筑
移动单元
MIMO技术
总结一下：
MIMO技术与传统的SISO技术最大的不同在于：MIMO技术是利用多径效应而不是对抗多径效应，将原始信息流进行分割在不同的路径上进行传输。
MIMO技术
2.为什么要使用MIMO技术？
N个数据子流同时发射时，只占用同一传输信道，并不会增加使用带宽。在自由空间里，MIMO系统占用比普通天线系统更多的传输空间，用来在各发射和接收天线间构筑多条相互独立的通道，产生多个并行空间信道，并通过这些并行的空间信道独立地传输信息，达到了空间复用的目的，以此方式来提高系统的传输容量。因此，MIMO技术本质上是利用多天线同时发送和接收而形成的多个并行的独立数据子流来提高系统的信道容量和抗衰落能力的。

MIMO系统中的信道建模与容量分析

MIMO系统中的信道建模与容量分析随着无线通信技术的不断发展，多输入多输出（MIMO）系统已成为提高无线信号传输效率和可靠性的重要技术手段。

MIMO系统通过在发送和接收端同时使用多个天线来实现多路传输和接收，并利用信道状态信息来优化信号传输。

为了有效地设计和优化MIMO系统，需要对信道进行准确的建模和容量分析。

首先，在MIMO系统中，信道建模是非常重要的一步。

信道建模即通过建立数学模型来描述信号在传输过程中所经历的衰落、延迟和失真等特性。

常用的信道模型包括射线模型、瑞利衰落模型和莱斯衰落模型等。

在MIMO 系统中，由于存在多个天线，信道建模需要考虑天线之间的空间相关性。

通常可以使用复正态分布来描述MIMO信道的相关性，其中的相关矩阵反映了天线之间的相关性和功率分配。

其次，容量分析是评估MIMO系统性能的重要指标。

容量分析可用于确定MIMO系统在给定条件下所能达到的最高数据传输速率。

基于信道状态信息的MIMO系统容量分析通常采用信息论的方法进行，而信息论关注的是在给定的信道条件下，数据可以以多快的速率传输而不发生误差。

因此，容量分析可以帮助我们确定有效的调制和编码方案，以最大化MIMO系统的数据传输速率。

在进行MIMO系统容量分析时，常用的性能指标包括信噪比、误码率和中位数吞吐量等。

信噪比是信号功率与噪声功率之比，可以衡量信号传输的质量。

误码率是指在给定信噪比条件下传输的错误比特数量，通常用于评估系统的可靠性。

中位数吞吐量是指在给定的信道条件下达到50%的数据传输速率，可以作为容量分析的参考指标。

进行MIMO系统容量分析时，需要先确定信道状态信息，即利用已有的信道测量数据或通过信道估计算法获取信道矩阵。

然后，根据所采用的调制和编码方案，通过信息论的方法计算出MIMO系统的容量。

常用的容量分析方法包括水容量法、差分熵和最大固定速率等。

除了信道建模和容量分析，还有一些其他方面需要考虑。

例如，天线选择和配置、功率控制、信道估计和预编码等都会影响MIMO系统的性能。

MIMO无线信道建模研究

２多径传播．
信道频率响应矩阵，ｈ为第ｎ个发射天线与第ｍ个接收天线在第ｚ个路径上的信道频率响应，为最大多径数目。由上我们可得发射信号与Ｌ接收信号的关系：
ｓ）ｆ（ｓ—）（Ｔ（Ｔｔ）ｔ＝ＪＨ
（３）
在上面的讨论中，我们认为每对发收天线间的信道响应是不相关的，但在实际系统中，于数目较多的基站天线来说，对保证它们之间的正交性是比较困难的事情，ＭＭＩＯ无线信道之间一般都存在着相关性。因此我们在考察ＭＭＩＯ系统信道的相关性时，主要就着眼于天线之间的相关性来考虑。定义复数之间相关系数的计算式［：３１为
科技信息
高校理科研究
ＭＩ无线信道建模研究ＭＯ
通信指挥学院基础部军事高技术教研室郭连城
［摘要］于无线通信系统的设计而言，对信道模型的建立非常重要。本文首先简单介绍了无线信道的特点，多径效应与多普勒包括频移。然后主要研究了ＭＩ信道的建模过程，ＭＯ并给出了ＭＩＭＯ信道的数据模型与推导过程。［关键词］多径传播多普勒频移ＭＩＭＯ无线信道
１无线信道的传播特点．
在无线通信中，由于电磁波传播的机理是多种多样的，无线电信号通过无线信道时所受到的衰减损害也是多种多样的。但总的来说，无线通信信号的传播模型分为大尺度传播模型和小尺度传播模型ｌ大尺度ｌｌ，传播模型描述的是长距离（几百米甚至更长）围内接收信号强度缓慢范变化的规律，这些信号强度的缓慢变化主要是由发射天线与接收天线间传播路径上的山峰、湖泊以及建筑物等造成的。而小尺度模型主要描述短距离（波长）几个或短时间（秒级）内接收信号强度的快速变化，变其化范围可以达到数十分贝。这是由于电波在沿地表传播中会受到各种阻碍物的反射、散射和吸收，实际到达接收天线的电波除了来自射天发线的直射波外，还存在来自各种物体（地面）包括的反射波和散射波。反射波和散射波在接收天线处形成干涉场，形成多径效应；此外移动用户在传播径向方向上的运动会使接收信号产生多普勒（ｏｐｒＤｐｌ），ｅ扩展导致接收信号在频域的扩展，也造成了接收信号强度的快速变化。这由上述可知，系统的角度来看，在引起电波传输损耗的诸因数从中，路径损耗主要影响发射台的覆盖范围，可以通过合理的系统设计来减少影响。而多径衰落、多普勒扩展则直接影响接收信号的质量，因此是无线信道研究中的重点。

MIMO无线信道仿真模型分析

ＳｉｌｔｏｎｍｏｍｕａｉｄｅｌｏｒＭＩｓｆＭ０ｉｅｌｓｃａｎｓｗｒｅｓｈｎｅｌ
ＸＵｉ．ＣＡＩＹｕ — ｉｇＸｎｅｒｎ ’ ｕ
（．ｎｔｕｅｏｍｍｕｉａｉｎｇｎｅｉｇ，Ｐ１ＩｓｉｔｆＣｏｔｎｃｔｏｓＥｎｉｅｒｎＬＡｉ．ｏｃ．＆Ｔｅｈ．ＵｎｖｆＳｉｃ，Ｎａｊｇ２００，Ｃｈｎｎｉ１０７ｎｉａ；２ＮａｉｎｌＭｏｉｍｍｕｃｔｏｓＲｅｅｒｈＬｂｒｔｒ．ｔｏａｂｌＣｏｅｎｉｉｎｓａｃａｏａｏｙ，ＳｕｈａｔＵｎｖｒｉｙ，Ｎａｊｇ２０９，Ｃｈｎ）ａｏｔｅｓｉｅｓｔｎｉ１０６ｎｉａ
数进行了计算机仿真。仿真表明，天线间的相关性与中心入射角、角度扩展和天线间距有关，应用中需酌
情考虑。关键词：多输入多输出；道模型；信角度功率谱中图分类号：Ｎ９４４Ｔ１．２文献标识码：Ａ
ｌｔｏｏｉｆｒｎａｉｎｆｒｄｆｅｅｔＰＡＳｄｉｔｉｕｔｏｎｎｒｌｚｄ，ａｄｓｍｐｌｘｅｓｏｎｏｏｐｃａｎｉｎｔａｌｓｓｒｂｉｓｇｅｅａｉｅｎｉｅｅｐｒｓｉｓｆｒｓｍｅｓｅｉｌｉｃｄｅｎｇｅ
Ａｓｒｃ：Ｔｏｄｓｇｉｈｅｆｉｎｕｔｐｅｉｐｔｍｕｔｌ— ｕｐｔ（ＩＯ）ｗｉｅｅｓｃｍｍｕｉａｉｎｓｓｂｔａｔｅｉｎｈｇｆｉｅｔｍｌｉｌ —ｎｕｃｌｉｅｏｔｕＭＭｐｒｌｓｏｎｃｔｙ — ｏ

MIMO信道建模(本科生毕业论文)

毕业论文声明本人郑重声明：1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。

论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者（签名）：年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。

本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。

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如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。

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MIMO系统的信道容量分析

摘要MIMO技术是无线通信技术发展的一次重大飞跃，它能够突破无线频率资源限制，大幅度提高无线通信系统效率，被认为是无线通信技术未来发展的方向。

然而，MIMO技术也彻底打破传统的无线通信模式，它要求系统使用多根发射和接收天线同时地发射和接收数据，使得无线通信系统结构、分析方法、调制、编码、信道估计、检测和多址方式等各个方面面临挑战。

本文在国内外相关研究工作的基础上，针对MIMO信道容量理论进行深入研究。

首先介绍了MIMO的研究现状，包括已取得的进展和存在的问题。

并在移动无线信道特点的基础上，阐述了MIMO信道的特征，建立了数学模型。

然后，仿真了数种典型恒定信道参数系统的容量以及空间相关性对信道容量的影响，进而得出结论：MIMO系统可以有效的提高信道容量, 但是由于天线之间相关性的影响，MIMO系统容量也有所下降。

其次，分析了STBC系统的容量，并将其与全开环MIMO系统的容量进行了比较。

最后重点实现了OFDM技术的仿真，并讨论了MIMO-OFDM系统在频率选择性信道下的容量以及多径和空间相关对其系统容量的影响。

关键词：多输入多输出信道容量空间相关性空时分组码正交频分复用AbstractMultiple-input-multiple-output(MIMO) technology is a significant breakthrough in the development of wireless communication technologies. It can get rid of the constraint of radio frequency resource and greatly increase the spectral efficiency of wireless systems, and thus is considered as the future development trend of wireless communication technologies. However, MIMO technology thoroughly breaks the mode of traditional wireless communications, since it requires multiple transmit and receive antennas to simultaneously transmit and receive data information in the same time, which challenges all the aspects of wireless communications including system architecture, analytical methods, modulation, coding, detection, channel estimation, multiple access, and so on. On the basis current research works, this paper investigates MIMO channel capacity . Firstly, the author introduces the current study of MIMO, include the inprovements which were received and the challenges which are faceing to.Then, it analyses the wireless channels, and expounds the MIMO channel characteristic, and models the MIMO channel . Secondly, it simulates the capacity of several typical invariableness parameter channels and the impact of channel space correlation on the capacity of MIMO system . From the simulation, we can take the conclusion that MIMO system can effictively improve thannel is decreased. Thirdly, it analyzes the capacity of STBC system , then comparises the capacity of MIMO system and STBC.Finally,it is simulated the Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM), and discussed that the capacity of MIMO-OFDM system over frequency selective fading channels,then simulated the impe capacity of channel, but due to the impact of channel space correlation, the capacity of chact of multiple paths and channel space correlation on the capacity of MIMO – OFDM system .Key words：MIMO channel capacity correlation STBC OFDM目录摘要 (I)Abstract (II)第1章MIMO系统概述 (1)1.1 无线通信的发展概况 (1)1.2 MIMO系统的发展 (2)1.2.1研究的背景和意义 (2)1.2.2已取得的进展 (4)1.2.3存在的问题 (5)1.3 MIMO技术简介 (7)1.3.1 MIMO 系统的概念 (7)1.3.2 MIMO 系统的特点 (9)第2章无线MIMO空时信道的一般理论 (11)2.1 移动无线信道的衰落特性 (11)2.1.1 无线移动信道传播特性 (11)2.1.2三种经典的衰落分布 (13)2.2 无线MIMO空时信道模型 (14)2.2.1 信道矩阵H的计算 (15)2.2.2 信道模型 (16)第3章 MIMO系统的容量 (18)3.1 引言 (18)3.2 恒参信道条件下的MIMO信道容量分析 (19)3.2.1各种系统的信道容量 (19)3.2.2 信道容量的仿真结果比较 (24)3.3 信道相关对MIMO信道容量的影响 (25)3.3.1 信道相关性的定义 (26)3.3.2 相关信道模型 (27)3.3.3 相关信道下容量的分析 (28)第4章 STBC系统的信道容量分 (30)4.1 STBC概述 (30)4.1.1 空时分组码的研究现状 (30)4.1.2 STBC原理 (30)4.1.3 STBC构造 (31)4.2 STBC的容量分析与仿真 (32)4.2.1 STBC的容量分析 (32)4.2.2 STBC信道容量的仿真与分析 (33)第5章 MIMO-OFDM系统的容量分析 (36)5.1 引言 (36)5.1.1 OFDM 技术 (36)5.1.2 MIMO-OFDM 技术 (39)5.2 MIMO-OFDM系统模型 (41)5.3 MIMO-OFDM各态历经容量分析与仿真 (42)5.3.1 MIMO-OFDM各态历经容量 (42)5.3.2 MIMO-OFDM各态历经容量的仿真与分析 (43)结论 (45)致谢 ......................................... 错误!未定义书签。

MIMO系统信道容量的分析

目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言 (1)1绪论 (2)1.1多输入多输出系统概论 (2)1.1.1什么是多输入多输出 (2)1.1.2多输入多输出的优点 (2)1.2多输入多输出技术分类 (2)1.3多输入多输出研究现状 (3)1.3.1取得的进展 (3)1.3.2存在的问题 (3)1.4多输入多输出应用前景 (4)1.4.1无线宽带移动通信系统 (4)1.4.2传统蜂窝移动通信系统 (5)1.5本论文的主要内容 (5)2MIMO无线通信系统 (6)2.1MIMO系统的信道容量 (6)2.1.1MIMO信道模型 (6)2.1.2SISO信道容量 (8)2.1.3MIMO信道容量 (8)2.2无线通信衰落特性 (9)2.2.1无线信道传播特性 (9)2.2.2三种经典的衰落分布 (10)3MIMO系统信道容量分析 (12)3.1平均功率分配的MIMO信道容量 (12)3.2MIMO系统遍历信道容量 (12)3.3MIMO系统发射端已知的信道容量 (14)4MIMO信道模型的仿真设计 (17)4.1MIMO系统的遍历信道容量仿真 (17)4.2MIMO系统发送端已知的信道容量仿真 (18)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)摘要多输入多输出技术是无线通信领域智能天线技术的重大突破，它扩展了一维智能天线技术，具有极高的频谱利用率，能在不增加带宽的情况下提高通信系统的容量。

本文中首先对MIMO系统的发展历史以及应用前景等进行了基本的介绍。

并对MIMO 技术的原理、模型以及信道容量进行了基本的分析。

介绍了无线信道的传播特性以及三种衰落分布。

还对信道容量的分析方法进行了介绍，例如平均功率分配法以及发送端已知信道参数的信道容量（用注水算法进行分析），介绍了MIMO系统的遍历容量。

最后利用MATLAB对信道容量进行了相应的仿真。

关键词：MIMO信道容量平均功率分配法注水法A BSTRACTMIMO is major breakthrough in the field of wireless communications intelligence antenna technology.It extends the one-dimensional intelligence antenna technology,which has extremely high spectrum efficiency,and improves the capacity of communication system without increasing bandwidth.The thesis goes first to the basic introduction of the development history and application perspective of the MIMO system.Then,a brief analysis about the principle,models and channel capacity of MIMO is given,which presents the propagation feature and three wireless channel and the three types of fading distribution of wireless channel.It also introduces the analysis methods of the channel capacity.For instants,the average power distribution method and the known channel of transmitter of the channel capacity.(Evaluating with the water-filling methods),and the ergodic capacity of MIMO system.At last,by applying the MATLAB,this thesis does the emulation according to its characteristics.Keywords:MIMO；channel capacity；the equal power allocation；water-filling引言MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术作为无线通信领域的智能天线技术的重大突破，能在不增加带宽的基础上成倍的增加信道容量和频谱利用率。

MIMO信道建模与信道容量研究解析

重庆邮电大学研究生堂下考试答卷2013-2014学年第2学期考试科目移动通信系统姓名肖冬冬年级2013级专业信息与通信工程2014 年6月20日MIMO信道建模与信道容量研究肖冬冬①陈发堂②①(重庆邮电大学大学通信与信息工程学院重庆 400065)②(重庆邮电大学移动通信重点实验室重庆400065)摘要:多输入多输出(MIMO)技术被认为是现代通信技术中的重大突破之一，越来越成为无线通信领域的研究热点。

MIMO 技术是未来无线通信系统中实现高数据速率传输、改善传输质量、提高系统容量的重要途径。

然而，MIMO无线系统大容量的实现和其他性能的提高极大地依赖MIMO信道的模型。

因此需要建立相应的无线 MIMO 信道仿真模型来研究和评估 MIMO系统性能。

本文首先阐述了论文的研究背景和 MIMO 信道模型的发展现状，然后对 MIMO 信道的建模方法进行了分类，并介绍了基于相关矩阵法的信道建模方法和基于射线法的空间信道模型(SCM 信道模型)方法。

本文最后研究了 SCM 信道模型的空时相关性，信道特征值分布特性，并且分析了角度扩展，天线间隔和信道特征值分布与信道相关性的关系。

关键词：MIMO；信道容量；空间信道模型；相关性MIMO channel modeling and channel capacity studyXiao Dong-dong①Chen Fa-tang②①(Communication and Information Engineering college, Chongqing University of Posts andTelecommunications Chongqing 400065)②(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 绪论本章首先简述了论文工作的研究背景，回顾了 MIMO 信道模型的发展现状，然后介绍了两种信道建模方法，最后介绍了MIMO中的信道容量分析。

MIMO信道模型综述

R = RC ⊗ RT
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MIMO信道模型综述
设矩阵 H W 为一个 n r
× nt 矩阵，其元素为独立同
参数化统计模型中有代表性的是双方向性信道模型和虚射线模型，但双方向性信道模型无法包括收发端天线
分布的循环对称复高斯随机变量，在各支路之间存在相关的情况下，也可以通过对 H W 分别左乘和右乘收发两端的相关矩阵来获得 Rayleigh 衰落的相关信道矩阵 H, 即其中表示矩阵 R 的平方根矩阵，即有
移动通信
3.2 统计模型
基于地理特征描述的模型（ GBSM ）又称物理模型 , 它对链路两端的散射体做随机分布的假设，根据电磁波反射、衍射和散射的基本定律，从散射体的分布位置导出 MIMO信道模型。GBSM有两种典型的信道模型：基于宏小区的几何单反射圆环模型和基于微小区的几何单反射椭圆模型。 3.2.1 单环模型在宏蜂窝或郊区的电波传播环境中，由于发送天线的高度较高，可以假设散射体主要围绕在接收端。其中著名的为单环模型[3]。在单环模型中，基站周围无散射体分布，而移动台周围的散射体都分布在半径为R的环上。如图2所示：
[Θ − ∆, Θ + ∆]，
≈ arcsiO信道模型综述
送天线阵列元素数目为 nt 接收天线阵列元素数目为 n r 的 MIMO系统。假设使用的都是全向天线，且只考虑一次反射，则发送天线元素 T p 与接收天线元素 Rm 之间的信道增益为来自每个散射体的分量之和：
E[ h( Rm , T p ) ]E[ h( Rn , Tq ) ]
2
2
图3 椭圆模型假设基站和移动台之间的距离为 d 0 ，内边界和外边界椭圆参数可以表示为式中，
移动通信

MIMO系统信道模型及信道容量_0

MIMO系统信道模型及信道容量MIMO通信技术与正交频分复用OFDM技术相结合是3G移动通信时代和后3G时代的关键技术之一，不仅能进一步提高频谱利用率，抗频率选择性衰落还具有良好的抗多径干扰等能力，本文针对MIMO-OFDM信号检测算法展开研究，在接收端和发送端分别采用多天线能显著地提高系统容量，但容量的提高必须采用合适的信号处理技术，现在有各种方案可应用到MIMO系统，如最大似然（ML）检测算法、迫零（ZF）检测算法、最小均方误差（MMSE）检测算法、V-BLAST检测算法等，人们提出了各种各样的改进算法，为了评估这些信号检测算法的特性，必须建立一个合适的基于MIMO系统的无线信道模型标签：OFDM技术；MIMO通信技术；信道容量1 MIMO系统的频率选择性信道模型在实际的MIMO无线系统中由于无线传输线路伴随着各种衰落和多径效应的广泛存在，使MIMO通信系统的信道的频率随时间不断变化。

当信道的时延扩展远远大于或相当于符号的持续间隔。

发送的信号发生了时间色散现象，这样就引起了码间串扰（ISI），接收端所接收到得信号中包含了经历衰减和时延的发送的多径信号，产生了接收信号失真。

这样的信道称为频率选择性信道，如图1所示。

为MIMO系统的信道矩阵。

假定信道服从瑞利分布，中的元素是均值为零的高斯随机变量。

是MIMO信道在第径，时的信道脉冲响应。

当时对应频率平坦性衰落信道矩阵。

信道的协方差矩阵可近似发射端的协方差矩阵与接收端的协方差矩阵的Kronecke积，所以第径MIMO信道脉冲响应的协方差矩阵为，其中和分别是发射端和接收端第径的协方差矩阵。

其中为接收角扩展度，为接收天线的间距，为发射角扩展度，为发射天线的间距。

2 无线通信系统信道容量分析3 小结MIMO信道的容量在很大的程度上取决于天线之间的相关性能和MIMO信道矩阵的满秩情况。

在MIMO信道模型中，考虑相关性的方式类似于通常在波束形成（BF）信道模型中的做法，用一个相关矩阵前乘或后乘信道矩阵来控制天线的相关度，使其成为路径角度、天线间隔和工作波长的函数。