分布式MIMO信道容量和空间相关性测量分析

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随着人们对通信质量需求的不断提高,高质量、高速率的数据传输是下一代移动通信系统必须满足的技术指标。MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术作为下一代通信系统的一项关键技术能够显著增加系统容量,而且分布式MIMO系统具有较低的空间相关性和较高的容量增益,是目前研究热点。然而分布式MIMO的这些特性和实际场景密切相关,因此,基于测量的分析研究显得尤为重要。   本文首先从MIMO相关信道模型出发,阐明MIMO信道容量和空间相关性的关系,指出空间相关性对MIMO信道建模的重要性。基于测量实验的分布式MIMO系统的研究,信道测量平台为基本的测量工具。对现有的一套测量平台做了介绍,在此基础上对平台进行了升级和完善,使平台满足可扩展可配置性的要求,同时提高了平台的稳定性和可操作性。   利用信道测量平台对各种典型通信场景下的分布式MIMO信道开展了测量工作,包括飞机机舱,室内办公室和走廊场景。采用实测数据重点研究分析了分布式MIMO系统在实际场景下的性能。主要包括分布式发天线之间的小尺度瑞利衰落的空间相关性,分布式MIMO的容量增益,小尺度衰落相关性对系统容量的影响,以及发天线选择给系统容量增益带来的影响。验证了分布式MIMO系统在各测量场景下实现显著容量增益的可行性,同时也看到走廊和机舱等特殊环境下存在较强的空间相关性,并导致容量有所损失。针对空间相关性较强的特殊环境,采用发天线选择技术有效弥补了强相关性带来的容量损失,并且发现每次选择距离最近的少数几根发天线时系统容量接近最佳选择方案,说明基于大尺度衰落的发天线选择方案比较适合分布式MIMO系统。   完成了高速铁路环境下信道测量,并对高架桥和山区场景下大尺度阴影衰落的空间相关性分别进行了分析。分析表明,山区场景阴影衰落的自相关特性符合802.16j建议的指数模型,解相关距离在50m左右;而高架桥场景下阴影衰落几乎不相关,利用生灭过程很好的解释了这两种场景阴影衰落相关性的差异。  
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