mimo无线信道建模研究

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1、2012-07-1需聲厉爭F靶無牌鹽什12-07-13########［摘要」对于无线通信系统的设计而言，信道模型的建立非常重要本文首先简单介绍了无线信道的特点包括多径效应与多普勒频移然后主要研究了MM0信道的建模过程并给出了MLI0信道的数据模型与推导过程，［关键词］多径传播多普勒频移MLI0无线信道1・无线信道的传播特点在无线通信中，由于电磁波传播的机理是多种多样的，无线电信号通过无线信道时所受到的衰减损害也是多种多样的。但总的來说，无线通信信号的传播模型分为人尺度传播模型和小尺度传播模型叫大尺度传播模型描述的是长距离仇百米其至更长)范用内接收信号强度缓慢变化的规律，这些信号强

2、度的缓慢变化主耍是山发射天线与接收天线间传播路径上的山峰.湖泊以及建筑物等造成的"而小尺度模盘主要描述短距离仇个波长)或短时间抄级)内接收信号强度的快速变化，其变化范囤可以达到数十分贝。这是由于电波在沿地表传播中会受到各种阻碍物的反射、散射和吸收，实际到达接收天线的电波除了來广

3、发对犬线的宜射波外，还存在来自各种物体紐括地面)的反射波和散射波。反射波和散射波在接收天线处形成干涉场，形成女径效应北外移动川户在传播径向方向上的运动会使接收信号产生多普勒0OPPT扩展，导致接收信号在频域的扩展，这也造成了接收信号强度的快速变化"由上述町知，从系统的角度來看，在引起电波传输损耗的诸因数中，

4、路径损耗主要影响发射台的覆盖范抓可以通过合理的系统设计来减少影响。而多径衰落、名艸勒扩展则冇•接影响接收信号的质量，因此是无线信道研究中的重点。2•多径传播在多径条件下，当发射端发射信号至接收端时，由于信道中反射及反射物的存在，导致寒条不同的传播路径的存在，这些路径长度不同，并且传播路径乂随移动台的运动而变化，因此发射波到达接收机时形成在时间.空间上札I互区别的多个无线电波，使得移动台所接收到的信号是由许多不同延时的脉冲合成。从时域范围來看，接收端接收到的信号不光是发送信号，还包括它的名个时延信号，即接收信号的持续时间要比这个信号发送时的持续时间长。这种山于名径效应所引起的接收信号

5、中符号的宽度扩展现象称为时延扩展，时延扩展会引起严重的码间干扰。从频域范围来看,这也相当于信道对发送的信号进行了滤波，但对信号中不同的频率分暈衰落幅度并不-•样:在频率上很接近的分量，它们所经历的衰落也右•接近;而在频率上相隔很远的分量，它们Z间的衰落相差很人。这样的信道称为频率选择性衰落信道。3多普勒谱移当接收端相对发射端处于运动状态，或者电波传播路径中反射物体发生了运动•这个时候的无线信道是时变的。也就是说当发送信号还在传播的过程当中，传播信道的信道特征就己经发匸了变化，信号尾端到达时的信道特征同信号前端到达时的信道特征并不相同。如果信号的持续时间比较航在这个比较短的时间内，信

6、道的特性还没有发生比较明显的变化，这个时候可以认为信号并没有经历时间选择性衰落，这样的信号是慢衰落信道•如果信道特性在信号的持续时间内发生显著的变化造成信号的失真，这样的信道是快衰落信道气信号经历时间选择性衰落。反映到接收信号上,信号的频率会出现上升或者下降，这就是多评勒频移现象'这种存在多普勒频移的时变信道叫做时间选择性衰落信道。信道频率响应矩阵，丄为第n个发射天线与第m个接收天线在第I个路径上的信道频率响应丄为最大多径数「

7、吐由上我们可得发射信号与接收信号的关系：S0>(r)SbT)3)在上面的讨论屮，我们认为每对发收天线间的信道响应是不相关的，但在实际系统中,对于数目较多的基

8、站天线来说•保证它们之间的止交性是比较闲难的事情川W0无线信道^间-般都存在着相关性C因此我们在考察MLMO系统信道的相关性时，主要就着眼于天线Z间的相关性来考虑。定义复数Z间相关系数的计算式国为：6).m2n2m，加山2在Rayleigh衰落的假设下，接收端不同接收天线接收信号之间的相关系数与信号是山哪个发射天线所发射无关，仅取决于是信号由哪个接收天线所接收及信道内的散射簇分布“同理，发射端也是

9、如此"对第I径來说，令接收端和发射端天线间相关系数分别为：@)LRXP期叫—VP叫歼>/7)/7V//V仙M映溉祢怡径讣.接收端与发対端天线间的相关系数矩阵：j/trPiiP21I.RXpIMegp2M"RXI.TX8)^I.RXPMMPNZ、/・7Xp2NN=N<9)系统看作M个SIMO与N个4.MIM0无线信道上一节我们研究了无线信道的基本特征，本节我们简单介绍一下M1M0无线信道。假定发端有N个天线，而收端有M个天线。发端天线阵列上的信号可表示为SgR©邑@・