三維空間域MIMO鏈路信道建模及其性能分析.pdf

1、近些年，迅速增長的無線通信業(yè)務(wù)需求使得無線通信系統(tǒng)在不斷地進(jìn)行改進(jìn)。而在無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，無線信道建模占據(jù)重要位置，是建立高品質(zhì)的無線通信系統(tǒng)必要前提。MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術(shù)由于能夠有效的解決無線頻譜有限性問題及提高信道容量的優(yōu)勢已引起廣泛關(guān)注，但是該系統(tǒng)的性能受無線衰落信道以及接收與發(fā)射端天線陣列牽制。另外，信號傳播好壞與無線信道的特性相關(guān)，所以建立有效而準(zhǔn)確的信道模型十分重要。

2、本文主要基于幾何空間域信道建模及MIMO系統(tǒng)性能分析，主要有以下幾個部分:
　　首先，介紹了信號在無線信道中傳輸時遇到的大尺度衰落和小尺度衰落，主要介紹了兩種衰落的類別和特點(diǎn)，并舉出相應(yīng)信道模型進(jìn)行說明;并且又詳細(xì)的介紹了常用信道模型:高斯衰落模型、瑞利衰落模型、萊斯衰落模型。
　　其次，提出一種更適合描述宏小區(qū)移動通信環(huán)境的信道模型，通常在宏小區(qū)環(huán)境中基站處天線要高于附近全部建筑物來降低多徑效應(yīng)的影響，但是實(shí)際情況并非如此

3、，因此根據(jù)這種情況建立更準(zhǔn)確有效的信道模型。在該模型中，散射體采用高斯分布，并且分析了到達(dá)角度(Angle of Arrival，AOA)、到達(dá)時間(Time of Arrival，TOA)以及多普勒頻移概率密度分布情況。仿真分析結(jié)果與其他模型比較，表明了該模型更適合描述實(shí)際情況中宏小區(qū)移動通信環(huán)境。
　　然后，對于上述信道模型進(jìn)行再一次的改進(jìn)，面對移動通信空間環(huán)境是非對稱性的情況，提出一種更符合實(shí)際情況的非對稱空間信道模型。此模

4、型不僅可以準(zhǔn)確地描述信號傳播環(huán)境非對稱時信道的重要空時參數(shù)，還應(yīng)用于MIMO接收系統(tǒng)信道性能仿真中，通過分析線性天線陣列和圓形天線陣列下數(shù)值仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)圓形天線陣列相對更有優(yōu)勢。
　　接著，本文提出一種適用于室內(nèi)微小區(qū)移動通信環(huán)境中的三維(Three Dimensional，3D)空間MIMO信道模型，從二維分析擴(kuò)展至三維空間域分析，增加了波達(dá)信號在豎直平面上傳播特性。在該模型中，移動臺周圍不存在散射體，且此處看作為中心原點(diǎn)，還

5、在基站處放置指向性天線。推導(dǎo)出了該空間信道模型在兩個不同平面上的重要空時信道參數(shù)，如AOA和TOA的概率密度函數(shù)。通過仿真結(jié)果的對比，該MIMO信道模型能夠較好的適用于室內(nèi)微小區(qū)的移動通信環(huán)境中，為三維空間域信道研究提供了靈活多變的模型。
　　最后基于三維空間域，提出了一種雙筒型的理論信道新模型。由于散射體非均勻分布會使理論分析變得復(fù)雜且不易得到閉合解析式，因此假設(shè)散射體均勻分布于三維空間域中。該模型能夠準(zhǔn)確地描述室外宏小區(qū)環(huán)境下