【正文】 ute force法過(guò)程文獻(xiàn)[4]給出了 個(gè)零均值獨(dú)立同分布的高斯隨機(jī)變量和的均方根服從 的Nakagami—m分布，其表達(dá)式為式中：為均值為零、方差為 的獨(dú)立同分布的高斯隨機(jī)變量；為參數(shù) 、二階矩 的Nakagami—m 隨機(jī)變量。對(duì)于相關(guān)衰落下MIMO系統(tǒng)的性能分析其有實(shí)際意義。這樣建立信道除了為簡(jiǎn)化對(duì)問(wèn)題的分析，同時(shí)也因?yàn)槿鄙俸?jiǎn)單地產(chǎn)生相關(guān)信道的方法。m越大，信道衰落情況越輕。因此，Nakagami分布能用來(lái)對(duì)比瑞利分布等條件更苛刻的衰落信道進(jìn)行建模。2) 若 ，即為萊斯分布。因此，在對(duì)觀測(cè)信號(hào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匹配時(shí)，Nakagamim分布更靈活、更精確。因此，它在現(xiàn)代無(wú)線通信的理論研究和實(shí)際應(yīng)用中獲得了廣泛的重視。其后，對(duì)Nakagamim分布的研究引起許多學(xué)者的研究興趣。顯然，強(qiáng)直射波的存在使得接收信號(hào)包絡(luò)從瑞利分布變?yōu)槿R斯分布，當(dāng)直射波進(jìn)一步增強(qiáng) ，萊斯分布將向高斯分布趨近。貝塞爾分布常用參數(shù)來(lái)揣述， ，定義為主信號(hào)的功率與多徑分量方差之比，用dB表示為 ()其中，值是萊斯因子，完全決定了萊斯的分布。所以，在接收信號(hào)中沒(méi)有主導(dǎo)分量時(shí)，萊斯分布就轉(zhuǎn)變?yōu)槿鹄植肌? 萊斯(Rician)衰落模型 在衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和在郊區(qū)、農(nóng)村地區(qū)、市區(qū)微蜂窩以及室內(nèi)陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)接收信號(hào)中由視距傳播的直達(dá)波信號(hào)時(shí)，視距信號(hào)成為主接收信號(hào)分量，同時(shí)還有不同角度隨機(jī)到達(dá)的多徑分量疊加在這個(gè)主信號(hào)分量上，這時(shí)的接收信號(hào)就呈現(xiàn)為萊斯(Rican)分布，甚至高斯分布。當(dāng)信道中傳送到接收機(jī)的信號(hào)的散射分量數(shù)目很大時(shí)，如電離層和對(duì)流層中的信號(hào)傳播，應(yīng)用中心極限定理可得到信道沖激響應(yīng)的高斯過(guò)程模型。 瑞利(Rayleigh)衰落模型多徑效應(yīng)是移動(dòng)無(wú)線信道的一個(gè)重要特點(diǎn)。還有一種Nakagami分布，是一種具有參數(shù)m的分布，參數(shù)m取不同的值時(shí)對(duì)應(yīng)不同的分布，因此它更具有廣泛性。在移動(dòng)無(wú)線信道中，瑞利衰落分布是常見(jiàn)的用于描述平坦衰落信號(hào)或獨(dú)立多徑分量接收中包絡(luò)的時(shí)變統(tǒng)計(jì)特性的一種衰落模型；萊斯衰落分布是由于在瑞利衰落分布的基礎(chǔ)上，存在一條直射路徑的影響而造成的。有幾種概率分布可用做衰落信道的統(tǒng)計(jì)特性的模型，如瑞利(Rayleigh),萊斯(Rice)和Nakagami衰落模型。所以，無(wú)線信道的特征分析和相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立對(duì)進(jìn)一步的研究和仿真非常重要，是研究和開(kāi)發(fā)通信系統(tǒng)的首要問(wèn)題。之所以需要對(duì)信道特征進(jìn)行分析和建模，一方面因?yàn)樾诺捞卣鳑Q定了信道的容量，也即單位功率所能達(dá)到的最大傳輸速率。因此，深入研究信道的性能并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)信道估計(jì)和系統(tǒng)仿真都具有重要意義。接收信號(hào)可以表示為： ()3 無(wú)線衰落信道統(tǒng)計(jì)模型在對(duì)一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行研究之前，對(duì)于無(wú)線信道的分析研究必不可少。在 MIMO 系統(tǒng)基本模型中，假定 MIMO 系統(tǒng)中 M 副發(fā)射天 線，N 副接收天線。從本質(zhì)上來(lái)講，如果每對(duì)發(fā)送接收天線之間的衰落是獨(dú)立的，那么可以產(chǎn)生多個(gè)并行的子信道,如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提供傳輸數(shù)據(jù)速率，這便是空間復(fù)用技術(shù)，需要特別指出的是在高SNR的情況下，傳輸速率是受限的，此時(shí)對(duì)于M根發(fā)射天線N根接收天線，并且天線對(duì)之間是獨(dú)立均勻分布的瑞利衰落的。對(duì)于發(fā)射分集技術(shù)來(lái)說(shuō)，利用多條路徑的增益來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。在MIMO 通信系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的多天線被用來(lái)增加分集度從而克服信道衰落。根據(jù)其時(shí)間選擇性，可以分為快衰落信道和慢衰落信道。大尺度傳播模型主要預(yù)測(cè)無(wú)線覆蓋范圍，而小尺度衰落用于描述短距離(幾個(gè)波長(zhǎng))或短時(shí)間(秒級(jí))內(nèi)接收信號(hào)強(qiáng)度的快速變化，由無(wú)線信道的多徑特性引起，也稱(chēng)多徑衰落。大尺度傳播模型描述的是發(fā)射—接收距離很大(數(shù)百或數(shù)千米)時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度變化，常用來(lái)估計(jì)某個(gè)發(fā)射機(jī)的無(wú)線覆蓋范圍。無(wú)線信道主要有以輻射無(wú)線電波為傳輸方式的無(wú)線電信道和在水下傳播聲波的水聲信道等。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，由基站發(fā)射機(jī)到移動(dòng)臺(tái)之間的無(wú)線鏈路稱(chēng)為前向鏈路或下行鏈路，由移動(dòng)臺(tái)到基站接收機(jī)的無(wú)線鏈路稱(chēng)為反向鏈路或上行鏈路。為保證各信道具有良好的性能，MIMO技術(shù)采用空時(shí)編碼，信道編碼可以獲得一定的編碼增益，常見(jiàn)的空時(shí)碼有空時(shí)塊碼、空時(shí)格碼，利用空間和時(shí)間上的編碼實(shí)現(xiàn)一定的空間分集和時(shí)間分集，從而可以降低信道誤碼率。由公式可見(jiàn)，系統(tǒng)的信道容量受信號(hào)帶寬、信噪比和最小天線數(shù)三個(gè)因素的限制，表明在信噪比和信號(hào)帶寬固定時(shí)，MIMO系統(tǒng)的最大容量隨最小天線數(shù)的增加而線性增加，由此得到，MIMO技術(shù)對(duì)于提高無(wú)線通信系統(tǒng)的信道容量具有極大的作用 。MIMO 技術(shù)實(shí)質(zhì)上是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益，它將多徑無(wú)線信道與發(fā)射、接收視為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。多天線接收機(jī)利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開(kāi)并解碼這些數(shù)據(jù)子流，從而實(shí)現(xiàn)最佳的處理。在發(fā)射端和接收端采用多副天線，當(dāng)天線間距離足夠大，無(wú)線信道散射傳播的多徑分量足夠豐富時(shí)，各無(wú)線傳輸信道近似獨(dú)立。2 無(wú)線MIMO通信系統(tǒng)理論基礎(chǔ)為了說(shuō)明MIMO系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理，本章將簡(jiǎn)要介紹無(wú)線MIMO通信系統(tǒng)組成和工作原理及MIMO系統(tǒng)中的一些基礎(chǔ)理論。第4章的主要內(nèi)容是基于Nakagami衰落信道的MIMO仿真系統(tǒng)研究，分析MIMO系統(tǒng)的可行性。第2章主要分析無(wú)線MIMO通信系統(tǒng)中運(yùn)用的技術(shù)，介紹無(wú)線信道衰落類(lèi)型及空時(shí)編碼技術(shù)建議去掉，最后給出MIMO系統(tǒng)的信道模型。此外，由于本文在仿真的時(shí)候需要用到MATLAB軟件，因此，本文在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真之前，對(duì)在仿真中會(huì)用到的MATLAB知識(shí)也做了簡(jiǎn)單的介紹。目前關(guān)于MIMO技術(shù)一個(gè)研究熱點(diǎn)是MIMOOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系統(tǒng)，被視為B3G/4G最具潛力的解決方案，該系統(tǒng)可通過(guò)OFDM調(diào)制把頻率選擇性MIMO的衰落信道換成并行的平坦衰落信道，再利用MIMO技術(shù)提高系統(tǒng)信道容量。 無(wú)線MIMO系統(tǒng)的研究趨勢(shì)MIMO技術(shù)的巨大潛力表明其下一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)疑是4G，當(dāng)然目前的MIMO還有相當(dāng)?shù)木窒扌?。隨著使用天線數(shù)目的增加，MIMO技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度大幅度增高，不能充分發(fā)揮MIMO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)中，、。MIMO技術(shù)將越來(lái)越多地應(yīng)用于各種無(wú)線通信系統(tǒng)，在無(wú)線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)方面，第3代移動(dòng)通信合作計(jì)劃(The Third Generation Partnership Project，3GPP)已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)中加入了MIMO技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，B3G和4G的系統(tǒng)中也將應(yīng)用MIMO技術(shù)，如今的長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它并非人們普遍誤解的4G技術(shù)，而是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過(guò)渡，,它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。空間上分集通過(guò)增加空間上天線分布實(shí)現(xiàn)，空間分集則可以提高信道的可靠性，降低信道誤碼率，此舉可以把原來(lái)對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)是有害的無(wú)線電波多徑傳播轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)用戶(hù)有利。相較于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，單進(jìn)單出（Single Input Single Output, SISO）系統(tǒng)，基于發(fā)射分集和接收分集的多進(jìn)單出（Multiple Input Single Output, MISO）和單進(jìn)多出（Single Input Multiple Output, SIMO）方式也是MIMO的一部分。1998年由Foschini和G. Golden提出VBLAST算法，是算法復(fù)雜度和譯碼性能綜合考慮下一種最優(yōu)的譯碼算法，實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)。T實(shí)驗(yàn)室Tarokh等人提出空時(shí)編碼的思想。而且Foschini還開(kāi)發(fā)了用于MIMO系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)射接收算法。MIMO系統(tǒng)的使用可以追溯到20世紀(jì)Marconi時(shí)代。transmitting antenna。 cha