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1、 毕 业 设 计（论 文）题 目： 基于MATLAB的MIMO系统信道容量 及性能分析 毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文基于MATLAB的MIMO系统信道及其性能分析是本人在指引教师指引下独立研究、写作的成果，论文中所引用她人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表达感谢。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。论文作者： （签字）时间：6月5日指引教师已阅： （签字） 时间：6月5日西安邮电大学毕业设计(论文)开题报告通信与信息工程 学院 电子信息科学与技术专业 10 级 03 班课题名称：基于MATL
2、AB的MIMO系统信道 容量及其新能分析 学生姓名： 易海博 学号：03102085指引教师： 高佛设 报告日期： 3月26日 西安邮电大学本科毕业设计（论文）开题报告学号03102085姓名易海博导师高佛设题目基于MATLAB的MIMO系统信道容量及其性能分析选题目的（为什么选该课题） 多输入多输出(MIMO)系统是近十年来现代数字通信领域最重大的技术突破之一。该技术催生了许多先进通信技术，被觉得是解决将来无线通信领域信道容量和频谱传播速率的的核心技术之一。MIMO系统发明之后，在短短几年内被广泛应用，其优势在于潜在容量巨大，且随着收发天线数目较小的一方呈线性增长。MIMO通信系统可以在不需
3、要增长额外带宽和额外功率的条件下，明显地提高信道容量和频谱运用率，这一特性使它成为无线通信领域研究的热点。但由于使用多根天线同步发射信号，这就增长了接受端信号检测的难度，信号检测的好坏直接关系到该系统的整体性能，因此信号检测技术的研究是该领域研究的一种热点之一。然而，MIMO系统大容量的实现和系统其他性能的提高以及MIMO系统中用的多种信号解决算法的性能优劣都极大地依赖于MIMO信道的特性，特别是个天线之间的有关性。最初对MIMO系统性能的研究与仿真一般都是在独信道的假设下进行的，这与实际的MIMO信道大多数状况下具有一定的空间相性是不太符合的。MIMO系统的性能在很大限度上会受到信道有关性的
4、影响。因此，建立有效的能反映MIMO信道空间有关特性并且合用于系统级和链路级仿的MIMO信道模型对于选择合适的解决算法来评估系统性能就显得相称重要。 前期基本（已学课程、掌握的工具，资料积累、软硬件条件等）已学课程：线性代数A，概率论与随机过程B，基于Simulink的通信系统，信号分析仿真，数字信号解决A，信息论与编码A，数字信号解决器原理B，数字通信系统设计，信号检测与估值，软件无线电掌握工具：VC+6.0和visual studio编译器，Matlab资料积累：1.熟悉MATLAB2.4G LTE物理层的MIMO技术3. SISO、SIMO、MISO、MIMO系统在慢衰落瑞利信道条件下的
5、信道容量体现式进行理论推导4. MIMO系统信道容量的分析和计算机仿真软件条件：Windows系统 ,matlab硬件条件：PC机一台（为软件提供基本）要解决的问题（做什么）1.对MIMO无线衰落信道模型和衰落记录特性的研究是设计空时解决和编码法、进行MIMO无线链路性能仿真和系统容量评估的首要问题。目前的研究主涉及两个方面：一方面是对MIMO信道衰落空时记录特性的测量和理论分析；一方面是对MIMO信道建模措施的研究。2.MIMO信道模型的多天线的拓扑构造和摆放方式已不仅局限于阵列形式，还涉及小尺度范畴的分集形式和扩展到大尺度的分散布置形式。此外，影响MIMO信道衰落特性的因素将同步涉及接受和
6、发送端周边的空间和时间的衰落记录特性，这导致了从理论上描述MIMO信道空时衰落特性的记录特性的困难，也引起了MIMO信道建模的合理性、精确性和复杂度等问题。因此，如何构建精确的MIMO信道模型来仿真现实的信道环境成为目前研究的重点。 工作思路和方案（怎么做）1.本课题重要研究MIMO球形译码检测算法性能，重要的技术指标如下：信道容量：它代表每秒或每个信道符号能传送的最大信息量，或者说不不小于这个数的信息率必能在此信道中无错误地传送。是描述系统有效性的原则。2.选定题目，并开始查找有关资料理解题目含义；拟定研究内容并完毕开题报告；重点学习MIMO有关知识，对基于瑞利信道的多天线系统进行建模，并着
7、手论文的有关部分内容。3. 查阅有关文献，理解无线衰落信道的基本特性，分析无线通信系统的大尺度衰落和小尺度衰落的类型，同步完毕此部分论文。查阅有关文献，研究发生频率选择性衰落时间选择性衰落和空间选择性衰落的条件，以及慢衰落和快衰落的概念，同步完毕此部分论文。4. 在MATLAB仿真软件上实现SISO、SIMO、MISO、MIMO系统在慢衰落瑞利信道条件下的信道容量仿真。5. 完毕论文，并仔细修改，准备答辩；毕业答辩。 指引教师意见签字： 3月30日西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评估表学生姓名易海博性别男学号03102085专 业班 级电科1003班课题名称 基于MATLAB的MIMO系统信
8、道容量及其性能分析指引教师意见 评分（百分制）：指引教师(签字)： 年 月 日评阅教师意见 评分（百分制）： 评阅教师(签字)： 年 月 日验收小组意见 评分（百分制）：验收教师(组长)(签字)： 年 月 日答辩小组意见 评分（百分制）： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日评分比例指引教师评分20() 评阅教师评分30() 验收小组评分30() 答辩小组评分20()学生总评成绩百分制成绩级别制成绩答辩委员会意见毕业论文(设计)最后成绩(级别)： 学院答辩委员会主任(签字)： 年 月 日页码为阿拉伯数字，引言为第一页目录摘要IABSTRACTII引言11绪论21.1选题背景21.2LTE的研究背
9、景21.3MIMO的研究意义31.4论文的重要工作和奉献42LTE系统简介52.1LTE的核心技术52.1.1LTE系统和物理层有关的性能指标52.1.2多载波技术52.2LTE的工作方式62.2.1FDD双工方式62.2.2TDD双工方式62.2.3H-FDD双工方式72.3无线帧构造82.3.1帧构造类型182.3.2帧构造类型292.4LTE的核心技术MIMO102.4.1MIMO系统的概念102.4.2MIMO系统常用的几种传播模式112.4.3MIMO系统的长处123无线衰落信道的基本特性143.1大尺度衰落143.1.1途径损耗143.1.2阴影衰落143.2小尺度衰落153.2.
10、1频率选择性衰落153.2.2时间选择性衰落153.2.3空间选择性衰落153.2.4Rayleigh和Rice衰落173.3本章小结184MIMO信道建模194.1信道容量的分类194.2发送端未知信道CSI时MIMO信道容量214.3SISO、SIMO和MISO信道容量234.3.1单输入单输出SISO系统234.3.2单输入多输出SIMO系统244.3.3多输入单输出MISO系统255结束语28道谢29参照文献30摘要近年来，随着无线通信的迅猛发展，多输入多输出(MultipleInput MultipleOutput，MIMO)技术已逐渐成为核心技能之一。一方面不加多带宽，另一方面不增
11、长分外发射功率的前提条件下，信息的传播可以实现高速率，因而在有限的频率带宽上可以完毕更高速度信息传播的规定，这对稀缺的频谱资源的解决方案提供了强有力的技术条件，因此具有广阔的应用前景的移动通讯体系。但是，在现实通讯状况中MIMO的通讯机能长受到无线信道衰落特色的影响，是以MIMO的大范畴使用仍面临着大批尚待解决的问题。故需要对无线MIMO容量进行进一步的研究。LTE物理层的MIMO技术使了用空间的自由度，在发射端和接受端采纳多天线技术，充足发掘了潜在的空间资源，可以在不增添频率资源和天线发射功率的条件下，成倍的升高系统的频带运用率和吞吐量。本论文调查研究了4G LTE物理层的MIMO技术，涉及
12、LTE体系网络构造、核心技术和帧构造等。对MIMO体系的信道容量进行了剖析和计算机仿真，在理论角度上推导和剖析对比了SISO、SIMO、MISO、MIMO系统信道容量体现式，这个推导的过程是在在慢衰落瑞利信道条件下进行的。文章还分析了无线信道的基本特性和无线信道的多径效应，推导和描述了多径衰落的频率选择性和信道响应时变特性的参数，推导了莱斯信道模型和瑞利信道模型的使用条件，并且要给出典型模型的具体数学体现。核心字：多输入多输出；衰落 ABSTRACTMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)technology is one of the key technolo
13、gies to realize the high-speed broadband wireless communication in the future，with a broad application prospectHowever, compared to the conventional single-antenna communication system，the multi-antenna application of MIMO encounters with a large number of issues to be examinedThe performance of MIMO communication depends largely on the fade characteristics of the radio channelsHence，researches on the modeling of the wireless MIMO fading channel and the simulation technology ale needed in order to facilita
