《电子毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子毕业论文（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、江苏联合职业技术学院苏州建设交通高等职业技术学校毕业论文专 业： 电子信息工程系 姓 名： 周佳琪 学 号： 46 班 级： 电子07402 指导教师： 朱颖岚 完成时间： 2012年4月5号 论文题目:MIMO无线信道仿真摘要：多入多出(MIMO)技术被认为是现代通信技术中的重大突破之一，越来越成为无线通信领域的研究热点。MIMO技术是未来无线通信系统中实现高数据速率传输、改善传输质量、提高系统容量的重要途径。目前，MLMO技术已经在宽带无线接入、3G、B3G等无线通信系统中得到了广泛的应用。然而，MIMO无线系统大容量的实现和其它性能的提高极大地依赖于MIMO无线信道的特性；同时，研究基于
2、MIMO的各种关键技术和处理算法也需要建立MIMO信道的模型，进行相应的仿真，以便评估各种处理算法的优劣和系统性能的好坏。基于上述原因，本文研究了现有应用环境下MIMO无线通信系统的信道建模方法，综合了一个宽带统计MIMO无线信道模型，可以作为研究MIMO无线通信系统的一个通用空时信道模型。分别建立了3GPP,IEEE80216、IEEE80211n和分布式MIMO系统的MIMO信道基于COSSAP的仿真平台，进行了计算机仿真. 关键词：多入多出，MIMO，无线衰落信道，信道建模，信道仿真Abstract ：The more a (MIMO) technology has been consi
3、dered a major breakthrough in modern communications technology, more and more become one of the research focus in the field of wireless communication. MIMO technology is the future wireless communication system to realize high data rate of transmission, improve transmission quality, improve system c
4、apacity of important ways. At present, MLMO broadband wireless access technology has B3G etc, and 3G wireless mobile communication system been widely used. However, MIMO wireless system capacity of realization and other performance improvement relies heavily on MIMO wireless channel characteristics;
5、 Meanwhile, based on the research of key techniques and the multiple-input multiple-output (MIMO) algorithms also need to establish MIMO channel model, carries on the corresponding simulation to evaluate various processing algorithm, the fit and unfit quality and performance of the system is good. B
6、ased on the above reasons, this paper studies the existing application environments MIMO wireless communication system channel modeling method, integrated a broadband statistical MIMO wireless channel model, can be used as a research MIMO wireless communication system when a general empty channel mo
7、del. IEEE802.16 are established, and the 3GPP IEEE802.11 n and distributed MIMO systems based on the MIMO channel COSSAP simulation platform, computer simulation is carried out.Keywords：multiple-input multipleoutput，M1MO，wireless fading channel，channelmodel，charmel simulation目录 第一章、单入单出无线信道的仿真设计5 1.
8、1 平坦衰落信道的仿真方法5 1.2 频率选择性衰落信道的仿真方法6第二章、信道的仿真设计7 2.1 3GPP MIMO 信道仿真设计7 2.2 IEEE802.16 MIMO 信道仿真设计8 2.3 IEEE802.1ln MIMO 信道仿真设计12 2.4 分布式MIMO 信道仿真设计16结论 18参考文献 19致谢 20第一章、单入单出无线信道的仿真设计针对无线信道的大尺度衰落，研究学者们分别建立了路径损耗模型和基于对数正态分布的阴影衰落模型；针对小尺度衰落现象，人们已经提出了Raylei幽分布、Ricean分布等来进行描述。基于这些描述信道衰落特性的模型，人们分别建立了相应的信道仿真模
9、型，提出了信道的仿真方法。本节将根据信道的频率选择性，分别讨论平坦衰落信道和频率选择性衰落信道的仿真模型与仿真方法。1.1平坦衰落信道的仿真方法 描述平坦衰落信道的主要有两个模型clarke模型和Suzuli模型。Clarke模型用于描述Rayleigh衰落信道，Suzuli模型则在Rayleigh衰落的基础上考虑了大尺度衰落，即此时的信道包络可用Rayleigh过程与对数正态过程的乘积表示。当再考虑传播环境中存在一个直接视距分量时，可以用Suzuli信道模型的扩展模型来描述。此时，需要在信道包络上再加上一个直射分量，直射分量由其幅度、多普勒频移和相位决定，此时的信道包络不再服从Rayleig
10、h分布，而是服从Ricean分布。 对上述信道模型的仿真都是基于多个不相关的有色高斯随机过程。对于Clarke模型需要两个有色高斯过程，对于Suzuli模型需要三个有色高斯过程。产生有色高斯过程的方法主要有两类：一类是成形滤波器法，一类是正弦波叠加法(sos，Sum Of Sinusoid)。由于高斯过程可以完全由其均值和自相关函数(或者功率谱密度)来描述，因此，这两种方法是等效的。 成形滤波器法是在线性时不变滤波器的输入端输入零均值、单位方差的白高斯噪声，经滤波器滤波以后，其输出即为所需的高斯过程。为了产生具有特定多普勒功率谱的高斯过程，可以采用相应的成形滤波器。成形滤波法需要设计窄带的数字
11、滤波器，并且运算复杂度相对较高，但是这种方法能够较好的仿真出独立的衰落信道。 正弦波叠加法使用个加权谐波的叠加来实现高斯过程，加权谐波的参数值取决于相应的信道多普勒功率谱。正弦波叠加法的运算量相对于成形滤波法来说较小，但是仿真出的衰落信道的性能不理想。文献给出了一些基于信道多普勒功率谱的参数计算方法，如，等面积法(MEOA，Method of Equal Areas)、等距离法(MED，Method of Equal Distance)、均方误差法(MSEM，Mean Square ErrorMethod)、Montecarlo 计算方法、精确多普勒扩展法(MEDS，Method of Exa
12、ct Doppler Spread)和Lp范数法等。文献对这些方法的准确性、统计特性和复杂度等问题进行了详细地分析和比较。其中，MEDS和Lp范数这两种方法具有较好的性能。 1.2 频率选择性衰落信道仿真方法 频率选择性衰落信道是由多个可分辩径组合而成(其中的每一个可分辩径就是一个平坦衰落信道)，即，频率选择性衰落信道是由多个具有不同时延的平坦衰落信道组合而成。描述频率选择性衰落信道的一个最常用的模型就是广义平稳非相关散射(wssus)模型。所谓广义平稳，是指信道的冲击响应是广义平稳的，此时，具有不同多普勒频率或者不同入射角的多径之间是不相关的；所谓非相关散射，是指具有不同传播时延的多径之间是
13、不相关的(相互独立)。 对频率选择性衰落信道的仿真通常使用抽头延迟线(TDL)模型。先利用前一小节所述的平坦衰落信道的仿真方法，仿真出多个可分辨径(要保证各个可分辨径之间的独立性)；然后再在各个可分辨径上乘以相应的功率只(Z=l，2，L)，加上相应的离散传播时延，它们的共同作用便产生了频率选择性衰落信道。第二章、信道的仿真设计2.1 3GPP MIMO信道仿真设计 3GPP所使用的MIMO无线信道模型是本文第二章所阐述的统计MIMO信道模型。3GPP组织于2001年12月通过了MIMO系统的链路级信道模型标准的讨论稿，并分别于2002年1月和2003年6月进行了一些修订。其所提出的信道参数如表
14、所示。表中的NA表示此项不适合，对于Case 2和Case 3，所有径的AOAOD值是一样的，对于Case4，每一径的AOAAOD值各不相同。 根据上述的3GPP信道模型标准和参数表，以2发2收的MIMO系统和Case4为例，给出相应的COSSAP仿真框图，如图3-1所示。在上面的框图中，白高斯噪声(复数)分别送入6径Rayleigh信道(其功率谱为Classical多普勒谱，每一径4个Classical多普勒谱模块，每一径的白高斯噪声选取不同的随机种子以保证各个径之间的独立性)，然后每一径经过一个并串转换模块(并行转为串行)，变成两个(实部与虚部)长度为4的一维矢量，将其输入相关成形模块与空间成形矩阵C(4X4)相乘(c由RBS和RMS作Kronecker乘积后分解得到，计算RBS和RMS时需要输入MIMO信道的空间参数)，得到带有相关性的信道矢量，其中第一径包含一个加LOS分量的模块用来产生LOS分量，其结果再经过一个串并串换模块(串行转为并行)。将2根发射天线发出的2路复信号根据信道的PDP进行相应的时延后与上述结果相乘，再经过一个串并转换模块(串行转为并行)，按照接收天线与发射
