MIMO信道模型的仿真与性能分析开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

多输入多输出(mimo)技术已经成为近十年来现代数字通信领域最关键的技术之一,其在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接受天线,运用先进的无线传输和多径传播等技术,充分利用空间资源。mimo技术发明之后,在短短几年内被广泛应用,其优势在于能建立空间并行传输通道,在不增加带宽和发射功率的情况下,成倍的提高无线通信的质量与数据速率,这一特性使它成为无线通信领域研究的热点,被视为下一代移动通信的核心技术。

由于无线移动通信mimo信道是一个时变、非平稳多入多出系统,其大容量的实现和系统其他性能的提高和使用的信号处理算法的优劣性以及各个天线之间的相关性都依赖于mimo信道的特性。最初大多数对mimo系统性能的研究与仿真通常都是在信道为分段恒定衰落信道的假设下进行的,这对实际宽带信号的4g系统及室外快速移动系统来说是不够的。mimo系统的性能在很大程度上会受到陆地移动通信环境中信道特性的影响,因此需要建立有效的典型mimo信道模型进行仿真研究,结合仿真数据对mimo的性能进行分析。

现如今基于mimo的通信技术在国外发展非常迅速。自从1995年telatar推导出多天线高斯信道容量、1996年foschini提出blast算法、1998年tarokh等提出空时编码以来,mimo无线通信技术的研究纷纷涌现,至2005年年底,ieee数据库收录该领域的研究论文已经达到数千篇。从全球范围来看,美国已经在mimio标准的建立,相关软件硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列,在mimo技术的应用方面,欧洲与美国基本处于同一阶段。目前主要的mimo芯片制造商包括airgo、metalink、atheros与ralink等,总之,全球的mimio芯片市场日益壮大,mimo的商业价值也得到了非常充分的体现。

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2. 研究的基本内容与方案

mimo系统的性能很大程度取决于所处环境的多径信号的性质,延时扩展、各条路径上的相关度及角度扩展都会影响到整个系统。了解和掌握陆地移动通信环境中mimo信道的特性,对实现潜在的巨大信道容量、取得预期的性能、选择合适的系统结构和设计优良的信号处理算法至关重要。

本文从描述mimo信道最典型的特征——衰落开始,描述无线信道的大尺度衰落和小尺度衰落,并用软件仿真的形式加以分析;再对mimo信道建模的方法,参数的介绍和空间相关性的分析,考虑mimo信道的各种衰落特性,提出合理且实现复杂度低的通用mimo空时信道模型;对mimo无线信道的容量进行理论和数值上的计算,讨论mimo信道的信道容量与其在陆地移动环境中的信道特性,并在最后结合收发两端天线阵列间的空间相关性及其与天线间距等空间参数的关系,描述空间相关性对mimo信道性能的影响。

mimo信道的建模方法主要有确定性建模方法和利用空时统计特性的建模方法。本文拟采用基于空时统计特性的建模方法建立mimo无线衰落信道模型。利用matlab仿真平台为mimo信道的空间相关性及时频衰落特性建立恰当的模型进行信道性能分析。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需的mimo信道基本知识。确定方案,完成开题报告。

第4-7周:研究mimo技术和matlab仿真平台上通信信道的实现。

第7-8周:对移动通信中的mimo信道进行建模。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]许琳莉.mimo信道建模研究[d].南京理工大学,2010.

[2]林云.mimo技术原理及应用[m].人民邮电出版社,2010.

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