多输入多输出系统信道容量研究

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1、多输入多输出系统信道容量研究多输入多输出系统信道容量研究牛芳琳，郭延锋蔡希彪’I•辽宁工学院信息科学与工程学院I2IOOI2•辽宁工学院计算机科学与工程学院12100表文讨论了在信道矩阵是独立的复高斯变量，按照这种理想环境推导出M1MO信道容量，最后通过对几种信道进行分析得出MIMO系统可以大大提高系统的信道容量.多天线系统;多输入多输出;信遗容量ThispaperdiscussedthecapacityofMIMOchannelbeingcalculatedunderldealcondition.whichtnechannejmatrixigindependent.comp

2、lexGaussianvariables:itiseducedthatMIMOsystemc&n.唧rovethechannelcapacitygreatlybytheanalysisforafewcapacityofchannels.Multi-AntennaSystem:MultiplelnputMultipleOu切ut(MIMO〜ChannelCapacity在近年来无线和移动通信系统屮，1{_1于用户数目的增加,频谱的拥塞和同信道干扰变得越来越严重，多天线技术开始应用于移动通信巾，通常将发射端和接收端采用多天线的系统称为MIMO系统•多入多岀(MIMO)技术

3、是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破•该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术.多输入天线多输出天线(M1M0)系统的基木原理就是在发送端和/或接收端都安置多副天线，将高速的数据流通过串并变换或者编码和映射，分配到不同的发射天线上发送出去，经过多个支路的多径传输后，多副接收1道时，从任一个发送天线J到接收天线天线上的接收信号经过兀配滤波，再Ji的信道均为卷积信道，假设佶道最大进行适当的译码和反映射，从而恢复1长度为i,则接收端接收到的信号矢原始发送数据.1旱二为：无线电波通过移动信道时会遇到各f():H(,)

4、+(III)(2)种建筑物，树木，植被和山丘等的I沮挡，【引起能量的吸收和电波的反射撒射,1其中：绕射，从而导致不同路径的衰减损耗,]to]f(R]这些损耗可以归纳为三类:1).传播损三「)，『T.耗;2)•阴影衰落;3)•多径衰落・；J《』”_f】J从移动通信系统工程的角度看，路"1,2…,IVi二1,2…,M径传播损耗和阴影衰落主要影响无线区MIMO系统的信道模型是研究多天的覆盖，而多径衰落则严重影响信号的J线技术在无线通信中应用的基础，不传输质茸二，必须采用抗衰落技术来减少同的系统应用对MIMO信道的要求不其影响.一样.在智能天线屮，信道h的每个1MIM0系统的信道模型

5、列矢量为信号的导向矢量，其各个元发射端和接收端同时有多个天线的素之间仪相差一个相位，该相位与信多入多出系统简称为MIMO系统(如图｛号入射角度有关;而任BI—AST系统1)〜b—C”典型的MIMO系统模型.中,则耍求H的各个元素ZIhl~FlK独当信道为平坦衰落信道时，接收立.端接收到的信号矢量为:J2MIMO系统的信道容量)：)+)(1)多天线技术的应用可以大幅度提高其中:r(m)=【rl(m),r2(m),・・・jM(m)J为接收信号矢量,s(m)裳射燃阵接收陳[sl(m),s2(m),・・・,sN(m)】为发送广一]厂一一]一南蚓:(m)・・・・,n(m)r为加性噪声矢

6、*,1171,nl..通常情况下，假定加性噪声为高Ir77.厂一I斯噪声.H为NXM的信道矩IJI}■囊lbJi个发送天线到个接收天线的信1II.L/1道参数.I1L1当信道为频率选择性衰落信圈1M1M0无线传输系统模型123屮国科技信息2007年第2期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONJan.2007无线通信系统的容量•根据信息论的理论，单天线系统无记忆信道的信道容量为：(log《+plAl:)/Ith(3)其中:h是信道的复增益,p是接收端的信噪比.如果在发射端或接收端布置多个犬线，系统的容量会增加,SIM0(单入多出)信道的信道容量

7、为：Clog(lpLfhf)blslHz(4)MIS0(多入单出)信道的信道容量为：C=log2(ll)hi/Hz(5)如果，各个发射天线发射的信号是等功率II不相关的，则MIM0信逋的信道容量为：cdet(H}i{)lh/s(6)对比以上公式町以看出:在发射端或接收端使用多天线吋，信道容量与天线数呈对数关系，而当在发射端和接收端同时使用多天线时信道容量与天线数呈线性关系，这将能极大地提高系统的数据传输速率.若各个发射天线发射信号的功率不相等为了使总的发射功率相等，假设Q是发射信号的协相关矩阵，令tr(