文档介绍：刘冰:硕士研究生本课题受国家863 计划项目资助(No. 2003AA123340) MIMO 系统的信道容量分析 Analysis of MIMO Channel Capacity (解放军信息工程大学) 刘冰 Liu , Bing 摘要:本文详细推导了 MIMO 系统信道容量的表达式,分析了MIMO系统是如何利用多径来提高频谱利用率,并说明当天线数目很大时,信道容量随收发端最小天线数目的增大而线性增大。最后对 MIMO 与 AWGN 、SISO 、 SIMO 的信道容量进行了仿真比较。 关键词:多入多出 信道容量 多径 Abstract : This paper educes the expression of the MIMO channel capacity, and analysis how MIMO system improves th e channel capacity. Then, we prove that when the number of antennas is larger, the capacity is linear to the minimum number of the antennas. At last, the capacity simulation results of the MIMO,AWGN, SISO and SIMO valid the analysis. Keywords: MIMO Channel Capacity Multipath 中图分类号: 文献标识码: A 1 引言 MIMO (Multiple Input-Multiple Output )是指在通信链路的发送端与接收端均使用多个天线元的传输系统,它能够将传统通信系统中存在的多径因素变成对用户通信性能有利的因素,从而成倍地提高业务传输速率。 MIMO 系统的基本结构如图1所示。输入的串行码流通过某种方式(编码、调制、加权、映射)转换成几路并行的独立子码流,通过不同的发射天线发送出去。不同的子码流同时同频带的发送,接收方利用不少于发送天线数目的天线组进行接收,并利用测出的信道传输特性与发送子码流间一定的编码关系,对多路接收信号进行空域与时间域上的处理,从而分离出几路发送子码流,再转换成串行数据输出。 图1 MIMO 系统的基本结构 2 MIMO 系统模型 假定一个点对点的 MIMO 系统有 T n 个发射天线、 R n 个接收天线。用 1 × T n 列矩阵 x 表示每个符号周期内的发射信号,其中第 i 个元素 i x 表示第 i 根天线的发射信号。对于高斯信道,发射信号的最佳分布也是高斯分布。因此, x 的元素是零均值独立同分布的高斯变量。限制总的发射功率为 P , 则发射信号的协方差矩阵 T n T xx I n P R = (1) 式中 T n I 是 TTnn × 的单位矩阵。由于发射信号的带宽足够窄,因此可以认为它的频率响应是平坦的,即不考虑频率选择性衰落。 输出串 行数据 输入串 行数据 发送信 号处理 接收信 号处理 烧友 http://bbs. 电子技术论坛刘冰:硕士研究生本课题受国家863 计划项目资助(No. 2003AA1