MIMO无线通信系统中的波束形成与天线配置

【摘要】： 近年来,多输入多输出(MIMO)技术引起人们的广泛关注,已经发展为下一代无线通信系统的核心技术之一,在无线通信中扮演重要的角色。MIMO技术能够在不损失频带和发射功率资源的前提下,提供前所未有的数据传输速率,有效提高信道容量。波束形成与MIMO技术的结合能进一步提高系统容量,一些结合波束形成的MIMO系统方案已经被提出和应用。天线阵列的设置对于采用多天线的MIMO系统性能有很大影响。实际应用中,阵元间的互耦及信道空间相关在很多情况下都是不可忽略的因素。在这些因素下结合MIMO技术与波束形成的无线通信系统仿真分析,能够提高通信仿真的准确性,对于实际应用也具有重要的指导意义。 本文围绕MIMO系统中的波束形成和天线阵配置,建立包含信道环境、空间相关、天线阵配置、互耦和匹配等的完整MIMO系统,深入研究了波束形成技术及其在MIMO系统中的应用、MIMO天线设计基础及天线配置对系统性能的影响,提出了完整的MIMO波束形成系统方案,给出了研究完整MIMO系统的Z参数和S参数分析方法。通过仿真实验对系统进行了研究和分析,得到了对于研究和分析更有意义的完整MIMO通信系统模型,相关的分析方法和结论对MIMO系统的建模仿真和实际分析都有借鉴意义。