[信息与通信]MIMO技术与SCM信道仿真详解.ppt

MIMO技术原理与SCM信道建模仿真 由SISO到MIMO 传统的通信系统往往使用单个发射天线和单个接收天线，称之为SISO系统 根据香农定理，无线信道容量C由信号带宽和信噪比决定。如公式1所示： 发送端 接收端 由SISO 到MIMO 香农公式确定了有噪信道中可靠通信的上限速率，无论使用怎样的调制方式和信道编码方式，只能是一点点接近它，却无法超越，这成为了现代无线通信发展的一大瓶颈。 提高频谱利用率 增加信噪比 采用分集技术 空间分集技术 根据信号理论原理，若有其他衰减程度的原发送信号副本提供给接收机，则有助于接收信号的正确判决。这种通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集。分集技术是用来补偿衰落信道损耗的，它通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响。空间分集手段可以克服空间选择性衰落。 空间分集技术 接收分集 多个天线接收来自多个信道的承载同一信息的多个独立的信号副本，由于信号不可能同时处于深衰落情况中，因此在任一给定的时刻至少可以保证有一个强度足够大的信号副本提供给接收机使用，从而提高了接收信号的信噪比。 空间分集 接收分集是在接收端使用比发射端更多的天线，因为不需要特殊的编码方式，因此比较容易实现。在接收端只需2个射频通路。同时由于存在不同的传输路径，接收端可以观察到两个不同的衰落信号。在接收端使用适当的方法，可以增加接收端的信噪比。常用的方法包括开关选择分集和最大比例合并。选择开关分集总是使用较强的信号，而最大比例合并，是使用两个信号之和。 空间分集 发射分集 h1 h2 发射分集就是在发射端使用多幅发射天线发射相同的信息，接收端获得比单天线高的信噪比 开环发射分集，闭环发射分集 循环延迟分集CDD，空时发射分集STTD，空频发射分集SFTD 发送端 接收端 空间分集 空时发射分集 将调制符号映射到时域(不同的时刻)和空域(不同的发射天线)以获得分集增益 恢复发射信号是需要通过信道估计获得信道矩阵H 空间分集 在Alamouti编码中，信源首先被分为两组，每组两个字符。在第一个给定的字符间隔内，每组中的两个字符被同时发射：从天线1发射的信号为x1，从天线2发射的信号为x2。在下一个字符间隔内，信号-x2*从天线1发射，信号x1*从天线2发射。 空间分集 发射分集 接收分集 空间分集 易获得相对稳定的信号 提高信噪比 可获得分集处理增益 空间分集技术的优点 空间复用 空间复用 发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去。由于多径传播，每个发射天线对于接收机产生不同的空间签名，接收机利用这些不同的签名分离出独立的数据流，最后再复用成原始数据流。因此空间复用可以成倍提高数据传输速率。 空间复用 MIMO技术原理 问题一：MIMO技术怎样利用多径效应多抗衰落，增加信道容量？ 空间分集或是天线分集利用了不同空间不同位置的天线传送信息，使得多个信号的副本经历的衰落相互独立，在接收端利用相关的合并技术以得到分集增益，而要求有独立的衰落路径就必须处于所谓的富散射环境中（从而导致了多径效应），此时的多径已被看成了有利条件。 SCM建模原理 SCM信道模型概述 SCM信道模型是基于散射随机假设建立的，利用统计得到的信道特性（如时延扩展，角度扩展等）来得到信道系数。 角度特性 路径功率 路径时延 无线信道模型 无线多径信道的抽头延迟线模型 无线信道模型 信道的冲击响应为： 信道的传输函数为： 程序输出的信道系数 程序输出的信道多径时延 SCM建模原理 2.关于“径”与“子径” 径—其特性有场景决定，引入时延扩展来面熟径的特性 子径--其统计特性一致，时延差别较小接收机无法分辨 每个子径对应与真实传播环境中的一个散射体 SCM建模原理 3.角度参数的说明 SCM建模原理 4.建模流程 选择环境 三种环境 查表，计算确定统计特征参数 包括时延扩展，角度扩展 计算信道系数 依据公式计算 建模 详细 流程 SCM建模方法 首先看一下信道系数的公式 这些就是我们仿真要产生的参数 选择环境后可以确切得到其分布，从而生成 得到 之后可以得到 在得到 之后可以得到每径AOD的分布 由环境确定 的分布 得到 之后可以得到 SCM建模方法 在得到 , 之后，再查表得到 SCM建模方法 由公式 得到 SCM建模方法 在得出如上的用户参数后，就可以通过计算的到路径时延，路径