自由空间MIMO信道仿真与实现

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1、万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要自由空间MIMO信道仿真与实现摘要某装置飞行器遥测系统是航天器系统的重要组成部分，在检测航天器飞行状态、获取飞行试验数据中起着举足轻重的作用。MIMO技术作为4G和5G系统的重要组成部分，在有效提高频带利用率方面起着至关重要的作用。通过仿真方式研究具有MIMO技术的遥测系统信道工作特性并对实际场景中遥测系统信道进行性能评估,可大大提高遥测系统信道的利用率，具有巨大的工程应用价值。然而截止目前，关于MIMO系统的研究更多地是放在理论部分，真实的通信也采用的是仿真的形式，真实的通信环境复杂而多变，硬件方面没有提供满足要求的平台

2、，软件方面一直存在可编程的瓶颈，因此，对MIMO系统在真实环境内进行有效的通信方案开发和研究是目前的紧迫任务。围绕MIMO系统的性能评估，本文主要从理论仿真和实践验证两个方面研究分析了MIMO系统。首先，分析了MIMO系统的通信信道特性。MIMO信道分析与建模主要针对时域及空域进行，通过分析信道的衰落原理，借助数学推导，建立了信道的传播模型。进一步的，研究了针对空间分集技术的空时编码技术，并在仿真和实际测试中采用Alamouti编码方法。第二，分别给出仿真和实际测试方案，仿真方案采用网络仿真软件NS2进行系统仿真；实际测试方案基于软件无线电平台(USRP)，以此

3、获得测试结果并给出结果分析。最后，展示了整个MIMO系统在USRP平台上通信的过程和分析结第I页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要果。本文提出的把MIMO通信系统集成于USRP平台的方案完全可行，该系统采用全向鞭状天线进行射频信号的收发，通信环境为真实的空间，拥有实际的信道信息，该系统大大提高了分析MIMO信道的便利，精确的实现了对信道特性进行分析和判断，具有巨大的研究潜在价值。本文的主要创新点在于：1.本文是基于NS2仿真软件进行系统仿真和实验验证，相较于一般用Matlab的方式进行MIMO信道分析和仿真，本文中采取的方式更加适用于遥测信道。2.以往针对

4、MIMO的分析均在仿真部分进行，本文主要着眼于实际场景，构建了实际系统进行通信系统的性能分析，并考虑了小尺度特性。关键词：MIMO，大尺度衰落，小尺度衰落，USRP第II页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTTheimplementationandthesimulationofMIMOchannelinfreespaceABSTRACTMIMOtechnologyasanimportantcomponentof4Gand5Gsystem,playsacrucialroleforeffectivelyimprovingbandwidtheffici

5、ency.Aspartofthecommercialsystems,MIMOtheoryhasbeenveryrich,butthereisaurgentneedtoassesstheperformanceofMIMOsystemsandoperatingcharacteristics.Today,thereisnosuitabledevelopmentplatformtoprovidepracticalenvironment,mosttheoreticalresearchofwirelessMIMOsystemstillremainsinacademiaMat

6、labsimulationstage.SoitisurgenttodevelopconvenientandeffectiveschemeofMIMOsimulationandpractice,atthisstage.AroundtheMIMOsystemperformanceevaluation,theMIMOsystemisanalyzedmainlyfromtwoaspectsoftheoricalofsimulationandpracticalverificationinthispape.Firstly,weanalyzedthecharacteristi

7、csofMIMOcommunicationchannel.Inthetimedomainandspacedomain.,byanalyzingtheprincipleoffadingchannel,withmathematicalderivation,weestablishedaMIMOchannelpropagationmodel.Inthefurther,weanalyzedthespatialdiversitytechnologyforspace-timecodingtechniques,withAlamouticodingmethodinsimulati

8、onandpractic