紧凑型MIMO天线阵列空间衰落相关性模型分析及其性能研究

发布时间：2017-12-21 13:59

  本文关键词：紧凑型MIMO天线阵列空间衰落相关性模型分析及其性能研究　出处：《南京信息工程大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：多输入多输出(MIMO)是一种在无线通信系统的收发端部署多个天线的技术。与传统的单输入单输出(SISO)系统相比,MIMO能有效地克服环境造成的干扰,在同等传输条件下能够获得更大的信道容量,从而获取更好的信号传输质量。由于现实无线传输环境中的发射机和接收机尺寸受到严格限制,并且空间散射体不足够丰富,因此多天线系统的各个天线阵元间并不是相互独立的,它们之间存在着相关性,这将在一定程度上影响天线系统的性能。随着紧凑型天线阵列需求日益提高,相关性对于系统的影响更加显著,因此分析空间衰落相关性(SFC)对于MIMO天线系统的影响有着重要的意义。本文重点研究了不同天线阵列建模导致的空间衰落相关性变化,进而产生对于信道容量的影响,从而客观地评估天线阵列模型对于系统传输性能的影响。全文包括以下几个方面。第一,以均匀分布的线性天线阵列为模型,推导出在均匀、高斯和拉普拉斯三种角能量分布条件下的空间衰落相关性精确计算公式,分析方位角参数对于相关性的影响,并推导出相关性的近似计算公式,以减小运算量,提高分析效率。分析仿真结果表明,空间相关性随着阵元距离减小、中心到达角减小或者到达角扩展增大而增大。第二,在二维天线阵列模型考虑方位角中心到达角和角度扩展对于相关性影响的基础上引入仰角参数,进一步构建出均匀线性、圆形和矩形阵列模型,推导出其在均匀分布条件下的空间衰落相关性方程。通过仿真可以看到在不同参数条件下三种阵列模型的空间相关性有着显著的差异。第三,对比传统标量传感器构成的MIMO天线阵列模型,提出一种可以充分获取信号多维极化信息的电磁矢量传感器(EVS)并引入构成MIMO天线阵列,在前述三种模型条件下推导其空间衰落相关性计算方程。仿真结果证明相比基于标量传感器的天线阵列,其在抑制相关性方面表现得更优秀。第四,通过推导计算使用不同阵列模型的MIMO天线系统的信道容量,直观地表现出不同条件下各种阵列的性能优劣。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820.15
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本文编号：1315939