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1、第32卷第7期电子工程师Vo.l32No.72006年7月ELECTRONICENGINEERJu.l2006无线通信系统的MIMO信道测量与建模吴国荣,刘文远,王宝文,王茂盛(燕山大学信息科学与工程学院,河北省秦皇岛市066004)摘要:在多径信道中,使用多天线的MIMO(多输入多输出)无线系统能够比单天线系统提供更高的信道容量,而信道测量与建模是决定通信性能的一个重要因素。文中对目前国际范围内现有的MIMO信道测量和建模进行了研究,并进行了归纳和分类,同时分析了MIMO信道测量和建模的方法,指出
2、了目前信道测量和建模中存在的问题,并给出了一些针对MIMO信道测量系统设计的建议。关键词:无线通信系统;MIMO;信道测量;信道模型中图分类号:TN929.50引言1MIMO信道测量1995年Telatar证明了在Rayleigh衰落情祝下发MIMO信道测量是理解MIMO信道特性、MIMO信射端和接受端都采用MIMO(多输入多输出)技术可以道建模、系统设计等的基础,进而设计出真正符合信道[1]大大提高频谱利用率和系统容量,而且现有的MI-特性的MIMO系统,并对设计和评估下一代高速无线MO验证系统也
3、表明了MIMO系统可以大大提高频谱通信系统起着关键性的作用。利用效率,即在较小的传输带宽下可以获得较高的数1.1MIMO信道测试分类据传输速率。无线通信系统的性能主要受到移动无线首先对国际上现有的MIMO信道测量系统进行概信道的制约。传统发射机和接收机只具有一个天线,括和分类,然后分析信道参数的测量和数据处理方法,而如果在发射机和接收机两端分别具有多个发射天线下面分别详细介绍。和接收天线,则它们之间形成MIMO信道。MIMO信按照MIMO测量设备的测量机理可以分为SISO道区别于传统的单天线无线信道
4、的一个主要特征在于(单输入单输出)、SIMO(单输入多输出)和MIMO3种无线信道的空间特征。影响MIMO信道容量的主要因测量方式。SISO测量方式发射机和接收机只有1个素有发射机和接收机周围的散射体分布、入射波到达射频元件,一个时刻只测量1个发射天线和1个接收和离开方向、天线阵列的几何结构以及引入时延扩展天线之间的信道,通过使用射频时间复用的方法,即在后的空时特性。MIMO系统是一个多信道的无线通信一个测量周期中测量完所有的信道,组成MIMO信道,系统,对于这个多信道系统的无线传播机制和信道特这种
5、设备成本低,只适合测量静态或时变缓慢的信道。征的研究,是MIMO技术研究的基础和重点。SIMO与SISO测量方式的不同是接收端具有多个接收自1999年以来,世界许多大学和研究机构以及通部件同时接收信号,比SISO实时测量性能较好些。信公司根据MIMO信道各种不同的应用环境进行了大MIMO测量方式是测量设备发射和接收两端均具有多个发射和接收元件,这是真正的实时测量MIMO信道量的测试,并根据测试结果进行建模,取得了重要的进[2-3]方式,适合测量时变信道。展。国内有关这方面的研究主要是基于MIMO应按
6、照使用的测试设备,MIMO信道测试主要分为用和空时信号处理的研究,例如空时编解码、同步与信基于滑杆式的虚拟天线阵(virtualarray)方式、基于号估计等,对于MIMO系统的信道测试与建模几乎是一个空白。为了了解MIMO系统各信道无线电波传播TDM(时分复用)的开关切换天线阵方式、基于FDM(频分复用)的天线阵方式以及基于向量信道测试器机制,达到对系统进行优化和设计的目的,有必要根据(vectorchannelsounder)方式4种。对于第1种和第2我国实际情况进行实际信道测试和建模。种测试方
7、式,要求环境稳定,这是很难达到的,所以这本文主要根据近年各相关研究机构的MIMO信道些方式一般在午夜测试,但还是不具备实时性。当然,测试和建模进行综合分析,提出适合我国具体情况的测试设备的信号调制方式也有一定的区别,但对测试MIMO信道测试与建模研究方案。结果影响不大。目前MIMO信道测试器主要是向第4收稿日期:2005-09-15;修回日期:2006-04-25。种方向发展,具有实时性和很大的灵活性。从测试方#21##通信技术#电子工程师2006年7月法来看,信道测量可分为发送冲击脉冲和发送成帧数
8、据以上分析,我们对MIMO信道测量系统设计的建议据两类方法,主要测试信道的冲击响应等,以得到信道如下:为测量时变信道,建立实时MIMO信道测量系的延迟、多普勒效应和空间特性,例如DOA(到达角)统;设计具有测量双向三维信道功能的测量系统;设计和DOD(发送角)。宽带信道测量系统;选择合适的信号和数据处理方法。按测量内容:分为一般、单向、双向和三维。测量2MIMO信道建模内容指是否具有DOA/DOD信息。/一般0是指没有测量方向信息;/单向0是指只测量DOA信息;/双向
