Massive MIMO信道建模及非平穩(wěn)特性研究.pdf

1、當(dāng)今，4G網(wǎng)絡(luò)正在火熱建設(shè)中，5G技術(shù)的研究早已開始。傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)并不能滿足現(xiàn)代人們?nèi)找嬖鲩L高數(shù)據(jù)速率需求，因此在有限的頻譜資源下提高系統(tǒng)容量成為下一代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵。Massive MIMO技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，研究表明 Massive MIMO技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) Massive MIMO技術(shù)直接通過增加基站天線數(shù)來提高系統(tǒng)容量；(2)能較好降低小區(qū)的干擾；(3)更低的發(fā)射功率。Massive MIMO技術(shù)由于基站擁有大量天線可以

2、大大提高頻譜效率和能量效率、減少干擾而被作為5G的關(guān)鍵技術(shù)。目前，Massive MIMO信道的研究多處于理論階段，實(shí)際測量不多。本文從Massive MIMO信道建模出發(fā)，介紹了Massive MIMO共焦橢圓模型，進(jìn)行了理論仿真，提取了信道參數(shù)進(jìn)行研究分析，同時從理論建模方面研究了Massive MIMO的非平穩(wěn)特性。主要工作內(nèi)容如下：
　　1. Massive MIMO信道出現(xiàn)了非平穩(wěn)特性，如收發(fā)端天線陣元上角度的漂移、接收

3、功率的不同、多普勒頻率的變化等，傳統(tǒng)的MIMO信道模型已經(jīng)不再適用。針對 Massive MIMO通信系統(tǒng)本文介紹了 Massive MIMO共焦橢圓模型。與傳統(tǒng)的MIMO信道模型的平面波假設(shè)不同，共焦橢圓模型采用了球面波假設(shè)，在信道沖擊響應(yīng)的計(jì)算中引入天線和簇的位置來建模非平穩(wěn)特性。在簇的研究中，采用生滅過程來模擬天線陣列上簇新生和消亡的動態(tài)特性，模型中不同的天線陣元觀察到的簇集合不同。此外，還詳細(xì)介紹了簇的隨機(jī)洗牌和配對。
　

4、　2.在理論仿真方面，對Massive MIMO共焦橢圓模型進(jìn)行了理論仿真。仿真時，利用WINNER模型中的參數(shù)模擬簇的參數(shù)計(jì)算信道沖擊響應(yīng)。根據(jù)信道沖擊響應(yīng)，研究了信道的統(tǒng)計(jì)特性，如空間互相關(guān)函數(shù)、天線陣列上的角度功率譜等。仿真結(jié)果表明，Massive MIMO共焦橢圓模型能夠建模Massive MIMO信道的非平穩(wěn)特性。仿真結(jié)果與相關(guān)實(shí)際測量文獻(xiàn)中的結(jié)果基本一致。另外，對天線陣列軸上簇的演進(jìn)和隨機(jī)洗牌過程進(jìn)了仿真，通過仿真深化了對M

5、assive MIMO非平穩(wěn)特性的理解。
　　3.對Massive MIMO信道天線陣列上出現(xiàn)的非平穩(wěn)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)一般情況下相鄰天線間簇消亡和生成的個數(shù)最多為2。針對這種情況提出一種Markov鏈的方法來模擬簇消亡和生成的過程，并給出了Markov鏈的空間狀態(tài)劃分和轉(zhuǎn)移概率矩陣的計(jì)算方法。對 Markov鏈方法進(jìn)行了理論仿真，仿真結(jié)果表明，相比生滅過程， Markov鏈方法更為簡單，仿真耗時少，且能表現(xiàn)Massive MIM