大規(guī)模MIMO信道特性研究及建模.pdf

1、大規(guī)模多輸入多輸出(Massive Multiple Input Multiple Output，Massive MIMO)技術(shù)是第五代移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過在基站端配置幾十甚至數(shù)百根天線，大規(guī)模MIMO技術(shù)在理論和實驗中均能獲得優(yōu)良的性能，如更高的分集度和復(fù)用增益，在大幅度降低發(fā)射功率的同時能保證傳輸質(zhì)量要求，鏈路信道滿足漸近正交的特性，采用簡單的預(yù)編碼發(fā)送方案即可達(dá)到理論上最優(yōu)的性能等。目前對大規(guī)模MIMO的研究仍處于起

2、步階段，還有許多問題有待深入探討。無線信道研究作為系統(tǒng)性能分析的基礎(chǔ)，是大規(guī)模MIMO技術(shù)研究的重要環(huán)節(jié)。論文主要對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道特性和建模過程進行深入研究，論文的主要研究內(nèi)容和研究成果包括以下幾個方面:
　?。ㄒ唬┗跓o線通信技術(shù)規(guī)范搭建了空間信道模型(Spatial Channel Model，SCM)仿真平臺，在此基礎(chǔ)上討論了MIMO無線信道的特性，將SCM應(yīng)用到大規(guī)模MIMO場景并對大規(guī)模MIMO信道相應(yīng)的特性進

3、行了探討。仿真發(fā)現(xiàn)根據(jù)SCM實現(xiàn)的信道在大規(guī)模MIMO場景中呈現(xiàn)出和獨立同分布高斯信道相近的特性，即隨著天線數(shù)增加信道的奇異值分布趨于穩(wěn)定，鏈路信道間漸近正交等。另外研究結(jié)果還表明奇異值分布和天線數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系隨信道場景的不同而存在差異。
　?。ǘ┗赪INNERⅡ建模方法構(gòu)建了3D信道模型，研究了立體角對信道特性的影響，并進一步研究了均勻平面陣列（Uniform Planar Array，UPA）和均勻線性陣列（Unifor

4、m Linear Array，ULA）大規(guī)模天線結(jié)構(gòu)情況下的系統(tǒng)容量。研究結(jié)果表明，針對相同的下行發(fā)送天線數(shù)目，采用ULA的容量略高于UPA結(jié)構(gòu)，基于3D信道模型系統(tǒng)所獲得的容量略高于基于2D信道的系統(tǒng)。
　　（三）提出了一種適用于大規(guī)模MIMO結(jié)構(gòu)的基于散射體隨機化的信道模型。該方法首先構(gòu)造一個和距離、水平角和仰角等參數(shù)相關(guān)的函數(shù)來描述波束經(jīng)歷空間中某個散射體的概率，仿真過程中散射體的有效性由該概率確定。該信道模型還體現(xiàn)了每一個