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《天线阵列布局对大规模MIMO系统信道容量的影响_2.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、.word格式,大规模MIMO系统信道容量的影响因素本文研究了大规模MIMO信道容量的影响因素。首先建立了空间衰落相关信道模型并研究了天线间隔、角度扩展和天线阵列方位、天线布局对空域相关性的影响，研究了两个天线间距对信道容量的影响，然后研究了几种典型天线布局下的天线数目较大时的遍历信道容量。仿真表明在相同的天线孔径下，圆阵具有最佳的遍历容量，均匀线阵具有最差的遍历容量，天线排列在圆周上和排列在圆周围成的区域内信道容量相差不大。1引言MIMO系统通过空间复用能够提高信道容量和频谱利用率。当天线处于散
2、射体丰富的环境中，天线数量的增加会使得信道容量随之线性增加，因为信道可以看成多个并行的独立子信道的合成。但事实上这些子信道并不是独立的，射线经过较少的散射、有限的角度扩散以及较小的天线间距都会使信道产生空间相关。多天线系统信道容量和误码率性能在很大程度上取决于子信道之间的空间相关性，许多文献研究了空间相关性及其参数对信道容量的影响[[]张唯希,周杰.基于相关矩阵的MIMO系统信道容量分析[J].通信技术,2011,44(3):132-135.，[]ShiuDS,FoschiniGJ,GansMJ,
3、etal.Fadingcorrelationanditseffectonthecapacityofmultielementantennasystems[J].Communications,IEEETransactionson,2000,48(3):502-513.，[]SaeedMA,AliBM,IsmailM,etal.EffectsofspatialcorrelationandassociatedparametersonthecapacityofMIMOfadingchannels[C]//N
4、etworks,2005.Jointlyheldwiththe2005IEEE7thMalaysiaInternationalConferenceonCommunication.,200513thIEEEInternationalConferenceon.IEEE,2005,2:6pp.]。这些文献给出了存在空间相关时MIMO信道容量的计算表达式和结果，文献[1]表明天线相关性的增加意味着系统信噪比的减小，信道容量会降低，文献[[]郭黎利,王月瑜,刁鸣.天线阵列形状与MIMO系统空域相关性的分析[
5、J].弹箭与制导学报,2007,27(4):290-294.]表明信道容量与信道传输矩阵的秩有关，接收信号的相关性的增加会降低信道传输矩阵的秩，导致信道容量的下降。所以信道矩阵的空域相关性是影响信道容量的重要因素，高度相关性会降低MIMO系统的性能。多天线的使用让空域成了提高通信系统容量的新的来源。发射机和接收机端的天线之间的间隔与空域相关性有很大的关系。随着天线间距的增大，相关性也随之增大，所以为了降低相关性应尽量增大天线间距。然而发射天线和接收天线所能占有的空间是有限的。在一个有限的区域内，不
6、同的天线布局可能导致不同的天线相关性和不同的性能。文献[[]ForenzaA,HeathRW.ImpactofantennageometryonMIMOcommunicationinindoorclusteredchannels[C]//AntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium,2004.IEEE.IEEE,2004,2:1700-1703.]研究了不同天线布局下的空域相关性，再由收发天线两端相关系数矩阵和独立复高斯矩阵构成整个信道矩阵
7、，建立相关信道模型，进而求出信道容量。而文献[[]SohulMM.ImpactofAntennaarrayGeometryontheCapacityofMIMOCommunicationSystem[C]//ElectricalandComputerEngineering,2006.ICECE'06.InternationalConferenceon.IEEE,2006:80-83.]没有通过相关系数矩阵研究不同天线布局的信道容量，而是在信道矩阵中引入了阵列流型矢量，来研究不同的几何阵列流形对对信
8、道容量的影响，天线数目较少而且天线间距固定。本文首先建立了空间信道模型，该模型引入了角度功率谱和阵列流型矢量，然后研究了天线布局对空域相关性的影响，最后研究了天线数目较多时天线布局对信道容量的影响。2空间信道模型到达接收天线的信号由多个平面波叠加而成，平坦衰落信道复增益可以表示为,专业.专注..word格式,(1)代表入射波的数目，是最大多普勒频移，是载波频率，是接收端移动速度，是光速，是第条入射波的到达角，是第条入射波的初始相位，服从均匀分布。由于发射天线和接收天线周围散射体的不
