MIMO高頻段信道空間相關(guān)特性與陣列方向關(guān)系研究.pdf

1、隨著3G移動(dòng)通信系統(tǒng)投入商用,移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)需求不斷擴(kuò)大。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的多輸入多輸出( multi-input and multi-output, MIMO)通信技術(shù)已成為未來移動(dòng)通信的重要支撐技術(shù)。采用空間分集技術(shù),MIMO能夠有效地對(duì)抗無線信道衰落進(jìn)而提升無線通信的可靠性;采用空間復(fù)用技術(shù),MIMO系統(tǒng)能夠提升無線信道容量進(jìn)而提升無線通信的有效性。
　　目前的無線通信業(yè)務(wù)主要發(fā)生在低頻段,越來越繁忙的業(yè)

2、務(wù)使得低頻段變得更加擁擠,已經(jīng)不能滿足高速的數(shù)據(jù)傳輸需求,因此需要將注意力轉(zhuǎn)向高頻段MIMO信道。與低頻信道相比,高頻信道可以提供更寬的帶寬和更加少干擾的信道,并且由于波長變得更短,高頻信道與低頻信道相比,天線尺寸更小,使得MIMO系統(tǒng)性能得以提升。
　　MIMO系統(tǒng)性能受到空間相關(guān)特性制約?？臻g相關(guān)特性直接決定系統(tǒng)的信道容量和分集增益。本文通過理論推導(dǎo)和實(shí)際測量等手段對(duì)高頻寬帶MIMO無線信道的空間相關(guān)特性進(jìn)行了深入的研究,并且

3、著重分析了天線陣列方向?qū)μ炀€空間相關(guān)特性的影響。
　　本文首先簡單介紹了MIMO技術(shù)及其發(fā)展,MIMO技術(shù)將對(duì)別的系統(tǒng)造成干擾的多徑加以利用來提高本身系統(tǒng)的性能。無線信道特性隨頻段的不同而不同,高頻段的MIMO系統(tǒng)在信道衰落特性方面展現(xiàn)出與2.45GHz不同的特性,尤其是天線相關(guān)特性有很大的不同,因此要進(jìn)行深入的研究。
　　MIMO系統(tǒng)的空間相關(guān)特性對(duì)系統(tǒng)的性能有很大影響,在進(jìn)行理論分析時(shí),對(duì)天線空間相關(guān)函數(shù)的研究即為對(duì)空間

4、間隔函數(shù)的提取。而空間相關(guān)函數(shù)和波數(shù)譜、角度譜有對(duì)應(yīng)關(guān)系,得知其中一個(gè)參數(shù)就可以求出另外兩個(gè)參數(shù)。不同頻段下天線空間相關(guān)特性表現(xiàn)不同,通過實(shí)驗(yàn)可知在走廊視距環(huán)境下,低頻段比高頻段具有更低的空間相關(guān)特性。
　　本文的主要研究目標(biāo)是高頻段MIMO信道收發(fā)天線陣列方向夾角對(duì)天線空間相關(guān)特性的影響。陣列方向的夾角主要影響的是接收天線的波達(dá)方向,陣列方向夾角不同,接收天線的相關(guān)特性也不同。在進(jìn)行理論分析時(shí),假設(shè)了兩個(gè)環(huán)境:單一徑環(huán)境和多徑環(huán)

5、境。在不同的環(huán)境下,天線陣列方向?qū)μ炀€空間相關(guān)特性會(huì)產(chǎn)生出不同的影響。
　　本文詳細(xì)的介紹了實(shí)際測量中,天線陣列方向?qū)μ炀€空間相關(guān)性的影響。筆者基于網(wǎng)絡(luò)分析儀搭建了6.0-6.4GHz MIMO信道測量平臺(tái)。采用該平臺(tái)在典型室內(nèi)環(huán)境展開了大規(guī)模MIMO信道測量。測量涵蓋走廊視距場景和實(shí)驗(yàn)室非視距場景。基于測量數(shù)據(jù)分析了不同場景下空間相關(guān)特性與MIMO天線陣列方向之間的關(guān)系。測量結(jié)果表明,在走廊視距場景下,天線陣列方向與空間相關(guān)特性