具有天线耦合的大规模MIMO系统研究
本文关键词:具有天线耦合的大规模MIMO系统研究 出处:《大连海事大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 大规模MIMO 空间相关性 互耦效应 有限的物理尺寸
【摘要】:近年来,全球信息通信产业朝着移动化、宽带化和智能化的方向发展。全球互联网的发展即将进入"工业互联网时代",它是大数据、云计算、移动互联网、物联网等最新信息技术与传统工业的深度融合。为了满足未来移动通信系统对频谱效率和能量效率需求的巨大挑战,第五代移动通信系统(The fifth generation mobile communication system,5G)的研究已经揭开了大幕。大规模MIMO技术能够有效地提高频谱效率的同时显著地降低传输功率,使其成为5G的关键技术。大规模MIMO技术天线阵列的天线数量往往达到几十根甚至上百根,天线之间的距离往往很小,这时互耦效应对大规模MIMO系统的影响就不能被忽视。本文首先分析了互耦效应对传统MIMO系统遍历容量和天线空间相关性的影响。仿真结果表明,互耦效应可以减小MIMO系统天线空间相关性,从而增加MIMO系统的遍历容量;互耦效应对MIMO系统的影响与天线阵列中天线的放置方式有关,共线放置时互耦效应对MIMO系统的影响远远小于齐平放置的情况。然后分析了互耦效应对大规模MIMO系统可达速率的影响,详细介绍了天线阵列采用等距线性阵列、均匀圆周阵列和矩阵阵列三种情况下天线耦合矩阵的EMF计算方法。仿真结果表明,互耦效应会降低大规模MIMO系统的可达速率。本文重点讨论了当配备天线阵列的物理尺寸有限时,互耦效应和空间相关性对系统可达速率的影响。此时天线数量和天线距离是一对相互矛盾的量,增加天线数量可以增加发射或接收分集,但由于天线之间距离的减小,使互耦效应和空间相关性增强。这就需要在天线数量和天线距离之间找到一种权衡。仿真结果表明,由于互耦效应和空间相关性的影响,配备天线阵列的物理尺寸有限时,大规模MIMO系统的可达速率不再随着天线数量的增加而持续增长,而在某点出现最佳值。通过仿真分析找到这个最佳值对配备天线阵列具有一定的指导意义。
[Abstract]:In recent years, the global information and communication industry is moving towards the direction of mobility, broadband and intelligence. The development of the global Internet is about to enter the "industrial Internet era", it is big data, cloud computing, mobile Internet. In order to meet the great challenge of spectrum efficiency and energy efficiency in future mobile communication systems, the latest information technology such as the Internet of things and other information technologies are deeply integrated with traditional industries. The fifth generation mobile communication system. Large scale MIMO technology can effectively improve the spectral efficiency while significantly reducing transmission power. The large scale MIMO antenna array often has dozens or even hundreds of antennas, and the distance between antennas is often very small. The influence of mutual coupling effect on large-scale MIMO system can not be ignored. Firstly, the effect of mutual coupling effect on ergodic capacity and antenna spatial correlation of traditional MIMO system is analyzed. The mutual coupling effect can reduce the spatial correlation of antenna in MIMO system and increase the ergodic capacity of MIMO system. The effect of mutual coupling effect on MIMO system is related to the antenna placement in antenna array. The influence of mutual coupling effect on MIMO system during collinear placement is much smaller than that of parallel placement. Then the influence of mutual coupling effect on the reachability rate of large-scale MIMO system is analyzed. In this paper, the EMF calculation method of antenna coupling matrix is introduced in detail. The simulation results show that the antenna coupling matrix is based on linear array, uniform circular array and matrix array. The mutual coupling effect can reduce the reachability rate of large-scale MIMO system. This paper focuses on discussing when the physical size of antenna array is limited. The effect of mutual coupling effect and spatial correlation on the reachable rate of the system. In this case, the number of antennas and the antenna distance are a pair of contradictory quantities, and increasing the number of antennas can increase the transmit or receive diversity. However, due to the decrease of the distance between antennas, the mutual coupling effect and spatial correlation are enhanced, so we need to find a trade-off between the number of antennas and the antenna distance. The simulation results show that. Due to the effect of mutual coupling and spatial correlation, when the physical size of antenna array is limited, the reachable rate of large-scale MIMO system no longer increases with the increase of antenna number. At some point, the optimal value is found by simulation analysis, which has a certain guiding significance for the antenna array.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN919.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 吴世龙,尹成友;实现短波天线阵列亟需解决的问题[J];舰船电子工程;2003年03期
2 ;天线与天线阵[J];电子科技文摘;2003年12期
3 张伟军;吴锋涛;张光甫;梁步阁;袁乃昌;;时域天线阵的测试及其结果分析[J];计算机测量与控制;2005年12期
4 张伟军;张光甫;吴锋涛;李毅;梁步阁;袁乃昌;;时域开槽天线阵辐射特性的实验研究[J];微波学报;2007年02期
5 高乙月;姚克友;周杰;;圆形天线阵的两种空间相关性模型分析[J];无线电通信技术;2007年02期
6 ;金纳米天线阵列可获取更多的太阳能[J];金属功能材料;2009年02期
7 张海墨;;天线阵原理分析及应用[J];云南警官学院学报;2013年04期
8 ;天线与天线阵[J];电子科技文摘;2000年06期
9 黄致中;数字阵列信息处理测向技术中的天线阵列[J];青岛远洋船员学院学报;2001年04期
10 张志军,冯正和;天线阵列方向图的一种数值综合算法[J];电子学报;1998年09期
相关会议论文 前10条
1 郭玉春;张光生;周军;;方向回溯天线阵研究[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
2 李贺;赵飞;洪家财;闫书明;;密度加权的稀疏天线阵列研究[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
3 杨周炳;孟凡宝;陆巍;马弘舸;;超宽带天线阵列频谱分布[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
4 陈丽娜;郭庆功;;一种可重构的半导体等离子体串馈天线阵的设计[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
5 易观理;胡飞;董健;靳榕;;用于被动毫米波末制导的综合孔径天线阵列研究[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
6 王魁;马东堂;王欣;王海红;;任意多极化天线阵列的相关性研究[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
7 黄朝晖;姜兴;;定向超宽带平面天线阵列设计[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年
8 卢中昊;王晖;菅春晓;何建国;;瞬态极化实验雷达收发八木天线阵列设计[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
9 程海荣;郭玉春;史小卫;陈小群;陈蕾;;一种应用于方向回溯天线阵的分形双极化天线[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
10 关燕芝;何征宇;;辐射电磁波按等比级数排列的裂缝天线阵列[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
相关重要报纸文章 前5条
1 冯卫东;韩国科学家开发出智能皮肤天线[N];科技日报;2008年
2 辽宁 梅艳;新颖奇特的通信天线[N];电子报;2001年
3 何文仲;内置电调将主导LTE天线选型[N];人民邮电;2014年
4 ;MIMO技术体系结构与应用[N];人民邮电;2008年
5 韩旭东(山东省信息产业厅) 曹建海(山东省中科院自动化研究所);MIMO:无线技术革命[N];计算机世界;2004年
相关博士学位论文 前10条
1 朱全江;空时四维天线阵理论与应用基础研究[D];电子科技大学;2015年
2 马静;地表下近场磁感通信传播特性研究[D];北京科技大学;2016年
3 周清晨;小型天线阵空间信号处理方法研究[D];武汉大学;2014年
4 李钢;空时四维天线阵的理论分析与信号处理研究[D];电子科技大学;2010年
5 朱华;无线通信中新型天线及天线阵技术研究[D];北京邮电大学;2015年
6 郭玉春;方向回溯天线阵研究[D];西安电子科技大学;2008年
7 王甲池;基于天线阵的直扩系统多维快速捕获研究[D];华中科技大学;2006年
8 陈客松;稀布天线阵列的优化布阵技术研究[D];电子科技大学;2006年
9 张建华;天线阵方向图综合的智能优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 赵军;武汉中频雷达总体设计与若干关键技术研究[D];武汉大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈鑫;大规模宽带天线阵列的研究[D];南京理工大学;2015年
2 蒋琪;毫米波宽带高效背腔天线阵列技术研究[D];电子科技大学;2015年
3 刘传;四维天线阵的高效优化及空间谱估计技术研究[D];电子科技大学;2014年
4 王朗;负向媒质天线阵的分析与设计[D];电子科技大学;2014年
5 陈鹏飞;K波段T/R组件及天线阵研究[D];电子科技大学;2014年
6 田永康;WiFi/WiMAX双频天线阵及合路器设计[D];大连海事大学;2015年
7 方伟;基于紧耦合结构的天线阵列设计[D];西安电子科技大学;2014年
8 王佳;机载超宽带天线阵列布局及耦合研究[D];西南交通大学;2016年
9 李峻松;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[D];南京信息工程大学;2016年
10 黄应翔;天线阵列中子集选择的物理层安全技术研究[D];南京邮电大学;2016年
,本文编号:1404675
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1404675.html