MIMO高頻段信道空間相關特性與陣列方向關系研究.pdf

1、隨著3G移動通信系統(tǒng)投入商用,移動通信中的數(shù)據通信業(yè)務需求不斷擴大。因此,能夠實現(xiàn)高速數(shù)據通信的多輸入多輸出( multi-input and multi-output, MIMO)通信技術已成為未來移動通信的重要支撐技術。采用空間分集技術,MIMO能夠有效地對抗無線信道衰落進而提升無線通信的可靠性;采用空間復用技術,MIMO系統(tǒng)能夠提升無線信道容量進而提升無線通信的有效性。
　　目前的無線通信業(yè)務主要發(fā)生在低頻段,越來越繁忙的業(yè)

2、務使得低頻段變得更加擁擠,已經不能滿足高速的數(shù)據傳輸需求,因此需要將注意力轉向高頻段MIMO信道。與低頻信道相比,高頻信道可以提供更寬的帶寬和更加少干擾的信道,并且由于波長變得更短,高頻信道與低頻信道相比,天線尺寸更小,使得MIMO系統(tǒng)性能得以提升。
　　MIMO系統(tǒng)性能受到空間相關特性制約?？臻g相關特性直接決定系統(tǒng)的信道容量和分集增益。本文通過理論推導和實際測量等手段對高頻寬帶MIMO無線信道的空間相關特性進行了深入的研究,并且

3、著重分析了天線陣列方向對天線空間相關特性的影響。
　　本文首先簡單介紹了MIMO技術及其發(fā)展,MIMO技術將對別的系統(tǒng)造成干擾的多徑加以利用來提高本身系統(tǒng)的性能。無線信道特性隨頻段的不同而不同,高頻段的MIMO系統(tǒng)在信道衰落特性方面展現(xiàn)出與2.45GHz不同的特性,尤其是天線相關特性有很大的不同,因此要進行深入的研究。
　　MIMO系統(tǒng)的空間相關特性對系統(tǒng)的性能有很大影響,在進行理論分析時,對天線空間相關函數(shù)的研究即為對空間

4、間隔函數(shù)的提取。而空間相關函數(shù)和波數(shù)譜、角度譜有對應關系,得知其中一個參數(shù)就可以求出另外兩個參數(shù)。不同頻段下天線空間相關特性表現(xiàn)不同,通過實驗可知在走廊視距環(huán)境下,低頻段比高頻段具有更低的空間相關特性。
　　本文的主要研究目標是高頻段MIMO信道收發(fā)天線陣列方向夾角對天線空間相關特性的影響。陣列方向的夾角主要影響的是接收天線的波達方向,陣列方向夾角不同,接收天線的相關特性也不同。在進行理論分析時,假設了兩個環(huán)境:單一徑環(huán)境和多徑環(huán)

5、境。在不同的環(huán)境下,天線陣列方向對天線空間相關特性會產生出不同的影響。
　　本文詳細的介紹了實際測量中,天線陣列方向對天線空間相關性的影響。筆者基于網絡分析儀搭建了6.0-6.4GHz MIMO信道測量平臺。采用該平臺在典型室內環(huán)境展開了大規(guī)模MIMO信道測量。測量涵蓋走廊視距場景和實驗室非視距場景?；跍y量數(shù)據分析了不同場景下空間相關特性與MIMO天線陣列方向之間的關系。測量結果表明,在走廊視距場景下,天線陣列方向與空間相關特性