基于測量的大規(guī)模多天線信道容量及空間相關(guān)性的研究.pdf

1、隨著科技社會的迅猛發(fā)展，人民生活質(zhì)量的顯著提高，移動(dòng)通信技術(shù)已滲透到我們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷?，在各種新興應(yīng)用的推動(dòng)下，無線頻譜資源日益緊張，容量需求急劇膨脹，能源消耗和環(huán)境問題越來越突出且備受關(guān)注，傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今社會的發(fā)展需求。2012年國際電信聯(lián)盟對電信行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)在5G標(biāo)準(zhǔn)化的初步研究基礎(chǔ)上，確定并公布了頻譜效率，能效，峰值數(shù)據(jù)速率，流量密度等關(guān)鍵性能指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)更全面，更好的服務(wù)配置和用戶體驗(yàn)。隨著科學(xué)研究的不斷

2、深入，大規(guī)模多天線技術(shù)(Massive Multi-input Multi-output，Massive MIMO)應(yīng)運(yùn)而生。它能夠顯著地提高系統(tǒng)的容量以及系統(tǒng)頻譜資源的整體利用率，滿足當(dāng)今社會發(fā)展的需求。
　　無線信道傳播特性決定了信息論容量，即無線通信的最終性能限制，也決定了特定無線系統(tǒng)的表現(xiàn)，是移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)的首要條件。而理解傳播現(xiàn)象并描述信道的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性，最直接有效的方式則是進(jìn)行信道測量。當(dāng)前，大規(guī)模MIMO(

3、Multi-input Multi-output)相關(guān)研究工作通?；谛诺朗沁m宜傳播的假設(shè)條件。但真實(shí)的無線傳播環(huán)境往往無法滿足適宜傳播條件，即各個(gè)子信道兩兩相互正交。因而，基于實(shí)測數(shù)據(jù)，研究大規(guī)模MIMO的信道特征，尤其是信道容量和空間相關(guān)性的特性，將為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)實(shí)際部署和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　鑒于以上，論文首先介紹了無線通信理論的基礎(chǔ)知識，對無線通信理論知識進(jìn)行了清晰的整理和分類，然后根據(jù)研究需要，對自

4、主研發(fā)的測量系統(tǒng)的原理以及設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。首先，對室外場景進(jìn)行信道測量，通過對比實(shí)測數(shù)據(jù)下的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道矩陣與獨(dú)立同分布瑞利信道矩陣的奇異值擴(kuò)展可知，真實(shí)場景下各子信道之間的正交性并不能完全正交，為非適宜傳播;并計(jì)算了在等功率條件下的信道容量的表現(xiàn)并進(jìn)行分析，隨著基站端天線數(shù)的增加，奇異值擴(kuò)展逐漸與瑞利信道奇異值擴(kuò)展接近，且容量值也逐漸趨近。收發(fā)端各天線之間空間相關(guān)性是導(dǎo)致非適宜條件的重要因素，這給大規(guī)模MIMO的系統(tǒng)