MIMO系統信道模型及信道容量

王華龍

摘 要：MIMO通信技術與正交頻分復用OFDM技術相結合是3G移動通信時代和后3G時代的關鍵技術之一，不僅能進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，在接收端和發送端分別采用多天線能顯著地提高系統容量，但容量的提高必須采用合適的信號處理技術，現在有各種方案可應用到MIMO系統，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系統的無線信道模型

關鍵詞：OFDM技術；MIMO通信技術；信道容量

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

1 MIMO系統的頻率選擇性信道模型

在實際的MIMO無線系統中由于無線傳輸線路伴隨著各種衰落和多徑效應的廣泛存在，使MIMO通信系統的信道的頻率隨時間不斷變化。當信道的時延擴展遠遠大于或相當于符號的持續間隔。發送的信號發生了時間色散現象，這樣就引起了碼間串擾（ISI），接收端所接收到得信號中包含了經歷衰減和時延的發送的多徑信號，產生了接收信號失真。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變量。是MIMO信道在第徑，時的信道脈沖響應。當時對應頻率平坦性衰落信道矩陣。

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

2 無線通信系統信道容量分析

3 小結

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

參考文獻：

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

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

[3]李忻，黃繡江.MIMO無線技術的研究現狀[J].2006（05）.

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

[5]絳巖林.MIMO系統中的信號檢測與預編碼[J].西安電子科技大學，2008.

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