具有天線耦合的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，全球信息通信產(chǎn)業(yè)朝著移動化、寬帶化和智能化的方向發(fā)展。全球互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展即將進入“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代”，它是大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等最新信息技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)的深度融合。為了滿足未來移動通信系統(tǒng)對頻譜效率和能量效率需求的巨大挑戰(zhàn)，第五代移動通信系統(tǒng)(The fifth generationmobile communication system，5G)的研究已經(jīng)揭開了大幕。大規(guī)模MIMO技術(shù)能夠有效地提高頻譜效率的同時顯著地降低

2、傳輸功率，使其成為5G的關(guān)鍵技術(shù)。大規(guī)模MIMO技術(shù)天線陣列的天線數(shù)量往往達到幾十根甚至上百根，天線之間的距離往往很小，這時互耦效應(yīng)對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的影響就不能被忽視。
　　本文首先分析了互耦效應(yīng)對傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)遍歷容量和天線空間相關(guān)性的影響。仿真結(jié)果表明，互耦效應(yīng)可以減小MIMO系統(tǒng)天線空間相關(guān)性，從而增加MIMO系統(tǒng)的遍歷容量;互耦效應(yīng)對MIMO系統(tǒng)的影響與天線陣列中天線的放置方式有關(guān)，共線放置時互耦效應(yīng)對MIMO系統(tǒng)的

3、影響遠遠小于齊平放置的情況。然后分析了互耦效應(yīng)對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)可達速率的影響，詳細介紹了天線陣列采用等距線性陣列、均勻圓周陣列和矩陣陣列三種情況下天線耦合矩陣的EMF計算方法。仿真結(jié)果表明，互耦效應(yīng)會降低大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的可達速率。本文重點討論了當配備天線陣列的物理尺寸有限時，互耦效應(yīng)和空間相關(guān)性對系統(tǒng)可達速率的影響。此時天線數(shù)量和天線距離是一對相互矛盾的量，增加天線數(shù)量可以增加發(fā)射或接收分集，但由于天線之間距離的減小，使互耦效應(yīng)