大規(guī)模MIMO信道特性研究及建模.pdf

1、大規(guī)模多輸入多輸出(Massive Multiple Input Multiple Output，Massive MIMO)技術(shù)是第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過(guò)在基站端配置幾十甚至數(shù)百根天線，大規(guī)模MIMO技術(shù)在理論和實(shí)驗(yàn)中均能獲得優(yōu)良的性能，如更高的分集度和復(fù)用增益，在大幅度降低發(fā)射功率的同時(shí)能保證傳輸質(zhì)量要求，鏈路信道滿足漸近正交的特性，采用簡(jiǎn)單的預(yù)編碼發(fā)送方案即可達(dá)到理論上最優(yōu)的性能等。目前對(duì)大規(guī)模MIMO的研究仍處于起

2、步階段，還有許多問(wèn)題有待深入探討。無(wú)線信道研究作為系統(tǒng)性能分析的基礎(chǔ)，是大規(guī)模MIMO技術(shù)研究的重要環(huán)節(jié)。論文主要對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道特性和建模過(guò)程進(jìn)行深入研究，論文的主要研究?jī)?nèi)容和研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　?。ㄒ唬┗跓o(wú)線通信技術(shù)規(guī)范搭建了空間信道模型(Spatial Channel Model，SCM)仿真平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上討論了MIMO無(wú)線信道的特性，將SCM應(yīng)用到大規(guī)模MIMO場(chǎng)景并對(duì)大規(guī)模MIMO信道相應(yīng)的特性進(jìn)

3、行了探討。仿真發(fā)現(xiàn)根據(jù)SCM實(shí)現(xiàn)的信道在大規(guī)模MIMO場(chǎng)景中呈現(xiàn)出和獨(dú)立同分布高斯信道相近的特性，即隨著天線數(shù)增加信道的奇異值分布趨于穩(wěn)定，鏈路信道間漸近正交等。另外研究結(jié)果還表明奇異值分布和天線數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系隨信道場(chǎng)景的不同而存在差異。
　　（二）基于WINNERⅡ建模方法構(gòu)建了3D信道模型，研究了立體角對(duì)信道特性的影響，并進(jìn)一步研究了均勻平面陣列（Uniform Planar Array，UPA）和均勻線性陣列（Unifor

4、m Linear Array，ULA）大規(guī)模天線結(jié)構(gòu)情況下的系統(tǒng)容量。研究結(jié)果表明，針對(duì)相同的下行發(fā)送天線數(shù)目，采用ULA的容量略高于UPA結(jié)構(gòu)，基于3D信道模型系統(tǒng)所獲得的容量略高于基于2D信道的系統(tǒng)。
　?。ㄈ┨岢隽艘环N適用于大規(guī)模MIMO結(jié)構(gòu)的基于散射體隨機(jī)化的信道模型。該方法首先構(gòu)造一個(gè)和距離、水平角和仰角等參數(shù)相關(guān)的函數(shù)來(lái)描述波束經(jīng)歷空間中某個(gè)散射體的概率，仿真過(guò)程中散射體的有效性由該概率確定。該信道模型還體現(xiàn)了每一個(gè)