衰落相关信道mimo容量的理论分析

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1、硕士学位论文衰落相关信道MIMO容量的理论分析THEORETICALANALYSISONMIMOCAPACITYUNDERCORRELATEDFADINGCHANNEL郭继冲哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN929.53学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文衰落相关信道MIMO容量的理论分析硕士研究生：郭继冲导师：陈晓华教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN

2、929.53U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEORETICALANALYSISONMIMOCAPACITYUNDERCORRELATEDFADINGCHANNELCandidate：GuoJi-chongSupervisor：Prof.ChenHsiao-HwaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeri

3、ngAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）系统以其突出的优点，在无线通信中应用广泛，而MassiveMIMO作为传统MIMO的延伸，已经成为研究的热点。实际环境很难满足衰落独立的条

4、件，因此，研究衰落相关时MIMO系统的信道容量具有重要意义。本文主要研究内容即围绕这个中心展开。首先，引入了两种信道模型。其中单环模型适用于传统MIMO系统，对该模型的原理和研究现状进行了总结、归纳；多环模型适用于MassiveMIMO系统，对该模型的球面波假设和非平稳特性进行了重点介绍。接着，本文研究了衰落相关环境下MIMO系统的信道容量，给出了单环模型的改进方案，提出了一种新的信道容量上界。基于单环模型，研究了衰落相关性对传统MIMO信道容量的影响，具体表现为不同物理量与信道容量之间的关系。经典单环模型忽略了电波在散射

5、体之间的多次反射，结合图论的知识对该模型提出改进，并在改进方案的基础上重新研究了衰落相关性对信道容量的影响，得出结论。另外，在单环模型的基础上，提出了几何信道模型的双相关容量上界，分析了MIMO系统在衰落相关时信道容量的理论上界。最后，针对MassiveMIMO系统，研究了衰落相关性对其性能的影响，推广了新容量上界，提出了一种简化的容量上界，比较了采用不同预编码方案时系统的性能。将几何信道模型的双相关容量上界推广到单用户MassiveMIMO系统时，采取了一些简化措施，以性能换计算量，得到了一种简化的容量上界，并与未简化的

6、容量上界进行了比较。通过容量理论上界，研究了不同的物理量，包括天线间距、天线倾斜角以及扩展角，与信道容量之间的关系。对于多用户MassiveMIMO系统，分析比较了采用破零（ZeroForcing，ZF）预编码方案和信道反转预编码（RegularizedChannelInversion，RCI）方案时系统的性能。关键词：MIMO；MassiveMIMO；信道容量；衰落相关信道；预编码-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMultipleinputmultipleoutput(MIMO)systemiswide

7、lyusedinwirelesscommunicationforitsoutstandingadvantages,andasanextensionofthetraditionalMIMO,MassiveMIMOhasbecomeahotspotofresearch.Itisdifficulttosatisfytheconditionofindependentfadingintherealenvironment,soitisnecessarytostudythecapacityofMIMOsystemunderthecorr

8、elatedfadingchannel.Themainresearchcontentofthispaperiscenteredaroundit.Firstofall,twokindsofchannelmodelsareintroduced.The“One-ring”modelisapplicableto