文档介绍：信息论论文MIMO信道容量的分析MIMO信道容量的分析摘要:MIMO系统指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,可以在不增加在不增加带宽和发射功率的前提下使频谱效率得以成倍提高,从而提高信道容量,而且其提供的空间分集可以显著改善无线链路性能,提高无线系统的容量和覆盖面,因此MIMO技术将是新一代无线通信的关键技术。本文主要介绍了各种MIMO信道的建模和信道容量的计算方法。关键词:MIMO信道,信道容量、固定信道系数、随机信道系数引言:传统的无线通信系统SISO天线系统由于存在香农容量限制,不管采用何种调制技术、编码策略或其他方法,无线信道总是通过无限通信一个实际的物理限制,这就要求必须进一步提高无线通信的容量,正是在你在这个背景下MIMO技术应用而生。MIMO(MultipleInput–MultipleOutput,多输入多输出)是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线。这个技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破,能够成倍的提高系统的容量和频谱利用率,受到广泛关注。研究MIMO信道的容量是对MIMO进行深入分析的基础,查阅文献我分析总结了MIMO信道的容量计算方法,正文中将分别介绍了在静态信道中的注水法、平均功率分配法信道容量,以及衰落信道中遍历容量和中断容量一MIMO信道模型接收发射空时MIMO信道数据流复原空时译码空时编码数据流MIMO信道模型:考虑一个×的MIMO系统,发射天线数和接收天线数分别是和,系统模型可以表示如下图: X为维发射信号向量,Y为维接收信号向量;N为维AWGN矢量,H为×信道矩阵,矩阵元素为hij表示第j发射天线到第i接收天线的信道衰落系数。用×的复矩阵描述信道。表示矩阵的第个元素,代表从第根发射天线到第根接收天线之间的信道衰落系数。为了规范,假定根接收天线中每一根天线的接收功率等于总的发射功率。使用线性模型,可将接收矢量表示为(1)二信道容量的推导系统容量定义为在保证误码率任意小的条件下的最大发射速率。首先,假设信道矩阵在发射端未知,在接收端为已知。由奇异值分解理论,任何一个矩阵H可以写成(2)的对角元素是矩阵的特征值的非负平方根。(3)矩阵的非零特征值的数量等于矩阵的秩,用表示。对于矩阵H,秩的最大值为,即至多有m个奇异值是非零的。用表示H的奇异值。将代入(3)得到接收信号元素为(4)接收元素并不依赖于发射信号,即信道增益是零。另一方面仅仅取决于发射元素。因此,可以认为(3)得到的等效MIMO信道是由r个去耦平行子信道组成的。为每个子信道分配矩阵H的奇异值,相当于信道幅度增益。由式(3),可以导出信号,,的协方差矩阵和它们的迹(5)(6)以上关系式显示,,,的协方差矩阵有相等的对角阵元素和,从而有相等的功率:而对于原始信号,,,它们是各不相等的。考虑到式(4)所描述的等价MIMO信道模型中,子信道是去耦的,因此其信道容量可以直接相加。假设在等效MIMO信道中,每根天线的发射功率为,运用香农公式可以计算出总的信道容量(用C表示)为(7)式中,W是每个子信道的带宽;是在第i个子信道中接收的信号功率,由下式给出(8)式中,是信道矩阵H的奇异值。因此信道容量可以改写成(9)=h=1的信道,香农公式给出的该信道