MIMO系統(tǒng)信道模型及信道容量

王華龍

摘 要：MIMO通信技術(shù)與正交頻分復(fù)用OFDM技術(shù)相結(jié)合是3G移動通信時代和后3G時代的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅能進(jìn)一步提高頻譜利用率，抗頻率選擇性衰落還具有良好的抗多徑干擾等能力，本文針對MIMO-OFDM信號檢測算法展開研究，在接收端和發(fā)送端分別采用多天線能顯著地提高系統(tǒng)容量，但容量的提高必須采用合適的信號處理技術(shù)，現(xiàn)在有各種方案可應(yīng)用到MIMO系統(tǒng)，如最大似然（ML）檢測算法、迫零（ZF）檢測算法、最小均方誤差（MMSE）檢測算法、V-BLAST檢測算法等，人們提出了各種各樣的改進(jìn)算法，為了評估這些信號檢測算法的特性，必須建立一個合適的基于MIMO系統(tǒng)的無線信道模型

關(guān)鍵詞：OFDM技術(shù)；MIMO通信技術(shù)；信道容量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.128

1 MIMO系統(tǒng)的頻率選擇性信道模型

在實際的MIMO無線系統(tǒng)中由于無線傳輸線路伴隨著各種衰落和多徑效應(yīng)的廣泛存在，使MIMO通信系統(tǒng)的信道的頻率隨時間不斷變化。當(dāng)信道的時延擴(kuò)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或相當(dāng)于符號的持續(xù)間隔。發(fā)送的信號發(fā)生了時間色散現(xiàn)象，這樣就引起了碼間串?dāng)_（ISI），接收端所接收到得信號中包含了經(jīng)歷衰減和時延的發(fā)送的多徑信號，產(chǎn)生了接收信號失真。這樣的信道稱為頻率選擇性信道，如圖1所示。

為MIMO系統(tǒng)的信道矩陣。假定信道服從瑞利分布，中的元素是均值為零的高斯隨機(jī)變量。是MIMO信道在第徑，時的信道脈沖響應(yīng)。當(dāng)時對應(yīng)頻率平坦性衰落信道矩陣。

信道的協(xié)方差矩陣可近似發(fā)射端的協(xié)方差矩陣與接收端的協(xié)方差矩陣的Kronecke積，所以第徑MIMO信道脈沖響應(yīng)的協(xié)方差矩陣為，其中和分別是發(fā)射端和接收端第徑的協(xié)方差矩陣。其中為接收角擴(kuò)展度，為接收天線的間距，為發(fā)射角擴(kuò)展度，為發(fā)射天線的間距。

2 無線通信系統(tǒng)信道容量分析

3 小結(jié)

MIMO信道的容量在很大的程度上取決于天線之間的相關(guān)性能和MIMO信道矩陣的滿秩情況。在MIMO信道模型中，考慮相關(guān)性的方式類似于通常在波束形成（BF）信道模型中的做法，用一個相關(guān)矩陣前乘或后乘信道矩陣來控制天線的相關(guān)度，使其成為路徑角度、天線間隔和工作波長的函數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]范毅君，蔡家麟.OFDM通信系統(tǒng)研究及其仿真分析[J].軟件導(dǎo)刊， 2009（01）.

[2]石瑞華.MIMO在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用[J].蘇州工職院，2009（02）.

[3]李忻，黃繡江.MIMO無線技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].2006（05）.

[4]賀翠.MIMO-OFDM系統(tǒng)信號檢測技術(shù)研究[J].西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008（01）.

[5]絳巖林.MIMO系統(tǒng)中的信號檢測與預(yù)編碼[J].西安電子科技大學(xué)，2008.

[6]趙謙.無線MIMO系統(tǒng)的容量及信道估計算法的研究[J].2005（04）.[7]楊宗國.MIMO系統(tǒng)中若干關(guān)鍵問題的研究[J].2008（05）.