基于RMT的MIMO信道分析研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:swangel
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MIMO技术可以在不增加带宽的前提下大幅度的提高系统容量,因此成为近年来移动通信的研究热点之一,而信道容量的大小直接影响MIMO系统的通信速率,因而成为被广泛研究的一个重要对象。无线信道根据其特征主要分为平坦性快衰落信道、频率选择性快衰落信道、平坦性慢衰落信道和频率选择性慢衰落信道四类,由于实际的通信信道是时变的,且具有一定的随机性,因此在研究MIMO系统时通常讨论两种统计意义上的信道容量:信道为快衰落时讨论中断容量,为慢衰落时讨论各态历经容量。本文主要研究在空域相关条件下,MIMO通信系统在平坦性慢衰落信道和频率选择性慢衰落信道中的各态历经容量的问题,利用Wishart矩阵的联合特征值概率密度函数给出了在上述两种衰落下半相关信道的各态历经容量的可计算公式,并利用Wishart矩阵分布的性质和詹森不等式,推导出了在全相关信道下各态历经容量的上下限表达式,弥补了已有文献中只考虑发送端或接收端一侧相关的不足。本文利用Matlab对上述理论结果进行了数值计算,计算结果表明:利用Wishart矩阵特征值的概率密度函数计算所得出的半相关各态历经容量值与利用蒙特卡罗方法进行1000次实验近似得出的各态历经容量值非常接近。随着接收端和发送端天线数目的增大,蒙特卡罗方法的运算时间大大增加,而利用本文信道容量公式可以快速计算出各态历经容量值,且与蒙特卡罗方法具有近似的计算精度。随着信噪比不断增大,本文给出的全相关信道容量的上下限值逐渐接近于各态历经容量值,当信噪比足够大时,信道容量的下限值近似等于各态历经容量值。另外,本文根据数值计算结果进一步讨论了影响空域相关性的三个重要参数(天线间的距离、来波角度和角度扩展)与各态历经容量之间的关系。
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