基于无线几何随机特性的MIMO信道建模及性能研究

摘要

多输入多输出(MIMO,Multiple-inputMultiple-output)技术已被广泛认为是移动无线通信中最有前途的技术之一,MIMO的运用能够实现空间复用,空间多样性,提高信道容量。随着MIMO技术的不断发展,对标准化的MIMO信道模型需求也更为迫切。因此,可以准确描述无线电环境关键参数并具有合理计算复杂度的MIMO标准化信道模型是必不可少的。
　　目前4G通信系统MIMO标准化信道主要有两种:IMT-A信道模型(IMT-Advanced)和3GPPLTE-A信道模型(LTE-Advanced),其中IMT-A信道基于几何特性随机模型(Geometry-basedStochasticModels,GBSM),而LTE-A信道是基于相关性随机模型(Correlation-basedStochasticModels,CBSM)。准确性和复杂度是无线信道的两个重要特性。本文首先比较了两个4GMIMO标准化信道:LTE-A信道和IMT-A信道,对比分析两个信道的性能指标:空间互相关函数(CCF)、时间自相关函数(ACF)、幅度穿越率(LCR)和平均衰落时间(AFD)。
　　其次,对IMT-A信道模型进行简化。IMT-A信道模型是基于GBSM的信道模型,具有较高精确度和灵活性,但是产生这些不同的随机变量需要相当大的计算量,因此,本文通过将部分参数固定及去相关性等方法对IMT-A信道模型进行简化,在满足信道准确性的前提下降低复杂度。
　　在此基础上,我们对MIMO通信系统下行链路中基于本文提出的简化GBSM信道模型进行了信干噪比(SignaltoInterferenceplusNoiseRatio,SINR)建模和性能分析研究。综合考虑无线信道的路径损耗、阴影衰落和多径效应等前提下,采用α稳定分布和循环对称复高斯分布对多小区多天线蜂窝网络下行链路的叠加干扰进行了分析和建模,推导出了干扰的特征函数和概率密度函数闭合解析表达式;最后基于本文所提出的信干噪比进行了仿真分析。

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1 绪 论

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 本文主要内容和架构

2 4G MIMO标准化信道模型

2.1 引言

2.2 IMT-A信道模型

2.3 LTE-A信道模型

2.4 IMT-A信道与LTE-A信道系统性能对比

2.5 本章小结

3 IMT-A信道模型简化

3.1 引言

3.2 IMT-A标准化信道参数设定

3.3 IMT-A信道模型简化

3.4仿真与分析

3.5本章小结

4 GBSM宽带信干噪比建模及性能研究

4.1 引言

4.2 GBSM宽带信干噪比建模

4.3 仿真结果及分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间科研成果