【正文】 21 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20024681012S N R ( d B )遍歷容量（bits/s/Hz）不同系統(tǒng)的遍歷容量 1 X 12 X 11 X 22 X 2 圖 42 不同系統(tǒng)的遍歷容量 由上圖可知，在相同信噪比的條件下， MIMO 系統(tǒng)的遍歷容量最大， SIMO 系統(tǒng)的遍歷容量小于 MIMO 系統(tǒng)， MISO 系統(tǒng)的遍歷容量小于 SIMO 系統(tǒng)， SISO 系統(tǒng)的遍歷容量則最小。平均容量用來(lái)衡量系統(tǒng)整體意義上的信道容量性能；中斷容量，它是指系統(tǒng)能以某一較高確定概率保證信息傳輸?shù)乃俾剩x如下： 定義：如果系統(tǒng)信道容量小于固定值 outC 的概率是一個(gè)很小的數(shù) outP ，即有 ? ?out r outP P C C??(41) 則稱 outP 為中斷概率，而稱 outC 為中斷容量。本章著重描述了無(wú)線信道的基本特征類型，并對(duì)大尺度衰 落和小尺度衰落模型中的進(jìn)行詳細(xì)研究。在這種情況下，從不同的角度而來(lái)的多徑分量疊加在靜態(tài)主要信號(hào)。 信號(hào)帶寬 多普勒擴(kuò)展 角度擴(kuò)展 標(biāo)量信道 單天線系統(tǒng) 矢量信道 角度擴(kuò)展不為零的多天線系統(tǒng) 基于 MATLAB 的 MIMO 系統(tǒng)信道容量及性能分析 17 Rayleigh和 Rice 衰落 無(wú)線通信的信號(hào)在傳輸路徑上要受到各種物體的干擾和影響，最終接受端接收到的信號(hào)是多個(gè)路徑信號(hào)的疊加。角度擴(kuò)展告訴了接收信號(hào)的集中能量的角度范疇，發(fā)生空 間的選擇性的衰落，也就是說(shuō)信號(hào)幅值與天線的空間地位有一定的聯(lián)系。它包括了頻率選擇性衰落、時(shí)間選擇性衰落和空間選擇性衰落。它是由大尺度衰落模型來(lái)衡量的，統(tǒng)計(jì)特性往往服從的是對(duì)數(shù)正態(tài)分布。 路徑損耗 當(dāng)發(fā)送方與接收方之間的距離在數(shù)百米或數(shù)千米的距離上變化時(shí)，不管室內(nèi)信道還是室外信道，接收信號(hào)的平均功率值都與信號(hào)經(jīng)過(guò)距離 d 的 n 次方成反比。電磁波在傳播過(guò)程中有直射、反射、散射和衍射等 4 種主要的傳播方式，經(jīng)過(guò)這些傳輸路徑之后，到達(dá)接收端的接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)不再相同。只有將這幾路信號(hào)聯(lián)合處理，才能將 有效信息從發(fā)送子流中分離，最終轉(zhuǎn)換成串行碼輸出。因此，我們可以挑選多個(gè)信號(hào)在多徑信號(hào)中，能夠升高接收端天線的瞬時(shí)的信號(hào)噪生比率和平均的信號(hào)噪聲比率，提升2030dB[13]的幅度。該系統(tǒng)在多徑傳輸?shù)倪^(guò)程中，不僅能夠提高頻譜的利用率，還有效地加快了傳輸速率，因而被看 做成核心突破點(diǎn)，為新一代無(wú)線通信系統(tǒng)開(kāi)辟了更廣闊的前景。 子 幀 0 子 幀 2 子 幀 3 子 幀 5子 幀一 個(gè) 時(shí) 隙 15360slo t dTT?半 幀153600 5dT m s?子 幀 4 子 幀 7 子 幀 9子 幀 830720 dT一 個(gè) 無(wú) 線 幀30 72 00 10fdT T m s??30720 dTD w P T S D w P T SG P G PU p P T S U p P T S 圖 24 幀結(jié)構(gòu)類型 2（切換周期為 5ms） 協(xié)定規(guī)定 GP、 UpPTS 和 DwPTS 的長(zhǎng)能夠由系統(tǒng)配置，這三個(gè)物理量的總長(zhǎng)要為基于 MATLAB 的 MIMO 系統(tǒng)信道容量及性能分析 10 1 毫秒。 幀結(jié)構(gòu)類型 1 幀構(gòu)造范例 1 用于全雙工和半雙工的 FDD 模式。 MAC 子層的傳輸信道由物理層提供，傳輸信道描述了信息的 傳輸方式，即定義了“信息是如何傳輸?shù)摹薄?HFDD 在接收處接收信號(hào)和在發(fā)送處發(fā)送信號(hào)的方法和 TDD 類似。 FDD 雙工方式在功率控制、鏈路自適應(yīng)、信道和干擾反饋等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 基于 MATLAB 的 MIMO 系統(tǒng)信道容量及性能分析 6 LTE 物理層下行接收機(jī)信號(hào)處理框圖如圖 21 所示。 LTE 的關(guān)鍵技術(shù) LTE 項(xiàng)目是 4G 標(biāo)準(zhǔn) (4thGeneration)技術(shù)，這是優(yōu)于現(xiàn)有的 3G 技術(shù)，具體表現(xiàn)方面如下：抬高了峰值速度和頻譜效用、系統(tǒng)帶寬安排十分變通、保障了服務(wù)質(zhì)量而且很高程度上減小了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等 [19]，這是 LTEA 技術(shù)研究的前提和基礎(chǔ)，也是目前全球主流運(yùn)營(yíng)商的選擇。 基于 MATLAB 的 MIMO 系統(tǒng)信道容量及性能分析 5 2 LTE 系統(tǒng)介紹 1G—— 使用蜂窩組網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)： AMPS、 TACS 等。未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)將擁有高的數(shù)據(jù)傳輸率、高的頻譜利用效率、低的發(fā)射功率、靈活的業(yè)務(wù)支撐能力，會(huì)把無(wú)線通信的傳輸容 量和速率提高十倍乃至數(shù)百倍。國(guó)際研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，從促進(jìn) LTE 項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，或用于 LTE 的技術(shù)指標(biāo)，或 LTE 認(rèn)證設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)與 LTE 的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)提供參考學(xué)習(xí)。先進(jìn)無(wú)線通信技能的鉆研一定要佇立在學(xué)術(shù)界和基于 MATLAB 的 MIMO 系統(tǒng)信道容量及性能分析 3 基礎(chǔ)鉆研領(lǐng)域豐富的技術(shù)儲(chǔ)藏的底子之上。從 2020 年以后，技能人員對(duì)更為優(yōu)越的 LTEA 系統(tǒng)舉行了更深入體系的鉆研，在本來(lái)的已經(jīng)妥帖研究 LTE 技能的根本基礎(chǔ)之上，通過(guò)添加一些先進(jìn)的通信技術(shù)和原有技術(shù)的提高，在速度上相對(duì)于原 LTE 系統(tǒng) LTEA 系統(tǒng)的性能有很大的提高，真正根據(jù) 4G 系統(tǒng)的要求完成。其中，第一代的移動(dòng)通訊系統(tǒng) (也就是 1G)產(chǎn)生在二十世紀(jì)八十年代，僅僅實(shí)現(xiàn)了可以通訊的原始要求，這是一種基于模擬的信號(hào)方式的移動(dòng)通信體制。第 2章主要講述了 LTE 的關(guān)鍵技術(shù)和工作方式，無(wú)線幀結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù) MIMO，得出 MIMO系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) MIMO 技術(shù)利用多天線配置，充分利用時(shí)空資源，改善在衰落信道下的系統(tǒng)容量。 關(guān)鍵字：多輸入多輸出；衰落 II ABSTRACT MIMO(MultipleInput MultipleOutput)technology is one of the key technologies to realize the highspeed broadband wireless munication in the future， with a broad application prospect ． However, pared to the conventional singleantenna munication system， the multiantenna application of MIMO encounters with a large number of issues to be examined． The performance of MIMO munication depends largely on the fade characteristics of the radio channels． Hence， researches on the modeling of the wireless MIMO fading channel and the simulation technology ale needed in order to facilitate the development of the wireless MIMO munication techniques． The MIMO technology of LTE physical layer use the spatial degrees of freedom, and utilize the multi antenna technology at transmitting end and receiving end, fully exploit the space resources, could increase the system bandwidth utilization and throughput doubled in the case of doesn’t increase the frequency and antenna transmit power. This paper studied the MIMO technology of 4G LTE physical layer, including the work structure, key technology and frame structure of LTE system. In this paper, the channel capacity of MIMO system is analyzed and simulated, SISO, SIMO, MISO, MIMO system channel capacity expressions under conditions of the slow fading Rayleigh channel are derived and be analyzed and pared. We also analyzed the basic characteristics and the multipath effect of wireless channel。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 簽字： 2020 年 3 月 30 日 西安郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )成 績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)生姓名 易海博 性別 男 學(xué)號(hào) 03102085 專 業(yè) 班 級(jí) 電科 1003 班 課題名稱 基于 MATLAB 的 MIMO 系統(tǒng)信道容量及其性能分析 指導(dǎo) 教師 意見(jiàn) 評(píng)分（百分制）： 指導(dǎo)教師 (簽字 )： 年 月 日 評(píng)閱 教師 意見(jiàn) 評(píng)分（百分制）： 評(píng)閱教師 (簽字 )： 年 月 日 驗(yàn)收小組意見(jiàn) 評(píng)分（百分制）： 驗(yàn)收教師 (組長(zhǎng) )(簽字 )： 年 月 日 答辯 小組 意見(jiàn) 評(píng)分（百分制）： 答辯小組組長(zhǎng) (簽字 )： 年 月 日 評(píng)分比例 指導(dǎo)教師評(píng)分 20(％ ) 評(píng)閱教師評(píng)分 30(％ ) 驗(yàn)收小組評(píng)分 30(％ ) 答辯小組評(píng)分 20(％ ) 學(xué)生總評(píng)成績(jī) 百分制成績(jī) 等級(jí)制成績(jī) 答辯委員會(huì)意見(jiàn) 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )最終成績(jī) (等級(jí) )： 學(xué)院答辯委員會(huì)主任 (簽字 )： 年 月 日 目錄 摘要 I ABSTRACT II 引言 1 1 緒論 2 選題背景 2 LTE 的研究背景 2 MIMO的研究意義 3 論文的主要工作和貢獻(xiàn)