3D MIMO建模及性能分析研究.pdf

1、目前，MIMO技術(shù)已經(jīng)成為無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中研究得最廣泛的技術(shù)之一。在無(wú)線(xiàn)移動(dòng)環(huán)境中采用MIMO技術(shù)，可以在不增加帶寬以及發(fā)射功率的情況下，提高系統(tǒng)的信道容量。然而，MIMO系統(tǒng)性能的提升極大地依賴(lài)于MIMO的信道特性。因此，建立有效地反映MIMO信道特性的信道模型十分重要。現(xiàn)有的MIMO信道模型大多建立在二維平面內(nèi)，各種統(tǒng)計(jì)特性只存在方位角分量，而無(wú)仰角分量，這并不符合實(shí)際的無(wú)線(xiàn)信道。
　　為了更真實(shí)地模擬實(shí)際MIMO信道的傳輸，本

2、文在現(xiàn)有的基于幾何的隨機(jī)信道模型基礎(chǔ)上建模了3DMIMO信道模型，實(shí)現(xiàn)了信道和天線(xiàn)模型的三維化，更加貼合地反映了實(shí)際MIMO的信道特性。本文主要從以下三個(gè)方面完成了對(duì)3DMIMO建模的研究：
　　1.任意3D天線(xiàn)陣列的建模。對(duì)MIMO信道模型來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)陣列模型是至關(guān)重要的，因?yàn)樘炀€(xiàn)陣列定義了無(wú)線(xiàn)信道的空間維度。然而目前的天線(xiàn)模型基本是依附于信道模型的、簡(jiǎn)單低復(fù)雜度的模型，這使得任意天線(xiàn)結(jié)構(gòu)以及場(chǎng)方向圖的應(yīng)用存在著困難性。因此本文描

3、述了一種獨(dú)立于信道模型的3D天線(xiàn)陣列建模方法。確定了建模的參考坐標(biāo)系；討論了兩種天線(xiàn)陣元方向圖的表示方法：EADF表示法以及3D近似法；并對(duì)仿真環(huán)境中3D天線(xiàn)陣列的影響進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明了3D天線(xiàn)場(chǎng)方向圖表示法以及陣列模型的正確性和實(shí)用性。
　　2.3DMIMO通用信道的建模。MIMO建模的目的是通過(guò)MIMO信道模型完成對(duì)信道的預(yù)測(cè)，并通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)信道參數(shù)的認(rèn)知，產(chǎn)生更多一般性的描述，如對(duì)通信方案的性能和實(shí)用性的評(píng)估。而目前通

4、用的MIMO信道模型只實(shí)現(xiàn)了二維平面內(nèi)的建模，為了更真實(shí)地模擬實(shí)際MIMO信道，本文進(jìn)行了MIMO信道在三維空間中的建模。所建的3DMIMO信道模型遵循幾何隨機(jī)信道建模的方法，是一個(gè)基于射線(xiàn)的雙向無(wú)線(xiàn)信道模型。仿真結(jié)果表明，不同天線(xiàn)配置下的模型性能不同，并證明可通過(guò)增加天線(xiàn)數(shù)目以及陣元間距的方式提高信道容量。
　　3.3DMIMO系統(tǒng)中波束成形技術(shù)的應(yīng)用。在3DMIMO信道模型建立的基礎(chǔ)上，為了提高鏈路的質(zhì)量以及逼近理想的信道容量